Солнечная краска – новый неиссякаемый источник чистой энергии

Солнечная краска превращает ваш дом в источник чистой энергии

Солнечная краска превращает ваш дом в источник чистой энергии
И в этой области уже разрабатывается несколько различных подходов.
По данным Ассоциации предприятий солнечной энергетики (SEIA), в США за последнее десятилетие солнечная энергия значительно выросла, при этом ежегодные темпы роста составили 42%.

Новые фотоэлектрические технологии открыли новые возможности для получения солнечной энергии. Помимо классических солнечных панелей, которые обычно устанавливают на крышах домов, есть розетки, электрические плиты, водонагреватели и даже портативные генераторы. Но вы когда-нибудь слышали о солнечной краске?

Это именно то, что написано в названии — краска, которую можно нанести на крышу, стены или солнечные батареи для выработки дополнительной электроэнергии.

Солнечная краска, производящая водород
Эта солнечная краска была создана в Королевском технологическом институте Мельбурна, Австралия. Его особенность в том, что он использует не только солнечный свет, но и влагу, которую солнце производит, испаряя воду. Собирая водяной пар из воздуха, краска со временем может вырабатывать электричество.

Вода состоит из кислорода и водорода, которые являются наиболее чистым источником химической энергии. Эта краска содержит смесь соединений, которые позволяют краске действовать как полупроводник, катализируя расщепление атомов воды на водород и кислород, используя энергию солнечного света и воду из воздуха.

Краска сделана из оксида титана (который также содержится в обычных красках для стен) и недавно разработанного синтетического сульфида молибдена.

Квантовые точки солнечной батареи
Эта краска для солнечных батарей, созданная исследователями из Университета Торонто, была представлена ​​как способ повысить эффективность солнечных элементов до 11%. Эта технология также известна как фотоэлектрическая краска и фотоэлектрическая система с коллоидными квантовыми точками.

Он работает с полупроводниками нанометрового размера, встроенными в пленку, поглощающую фотоны. В частности, фотоэлектрическая краска содержит наночастицы, которые обеспечивают большее поглощение света, в том числе в ближнем инфракрасном спектре.

Квантовые точки в УФ-свете. Источник: Марк Видаль / Wikimedia Commons
Исследователи надеются, что однажды технология позволит им распылять солнечные элементы на гибкие поверхности или печатать чувствительные к солнечному свету коллоидные квантовые точки на гибкой пленке для покрытия поверхностей странной формы, от садовой мебели до крыла самолета. Они предполагают, что покрытие поверхности размером с крышу автомобиля пленкой с покрытием CQD может производить достаточно энергии для питания 24 компактных люминесцентных ламп.

Перовскитная солнечная краска
Кристаллические структуры перовскита, названные в честь русского минералога Льва Перовского, были обнаружены на Урале в 1939 году. Позже было продемонстрировано, что они являются полупроводниковым материалом, который можно использовать в качестве светопоглощающего материала для преобразования солнечной энергии в электрическую. В 2009 году группа японских ученых первой применила перовскиты для использования в солнечной энергии.

В 2014 году исследователям из Университета Шеффилда удалось создать солнечные элементы на основе перовскита, в которых используется жидкая форма вещества, которое наносится методом окраски распылением, что сокращает отходы материалов и затраты. Вот почему эти фотоэлектрические элементы также называют солнечными элементами с распылителем.

Процесс производства перовскитных солнечных элементов
Изготовление перовскитных солнечных элементов. Источник: Марк Шварц / Wikimedia Commons
Перовскит — отличный поглотитель света, который может повысить эффективность солнечных панелей с помощью простого слоя краски на его основе. В ближайшем будущем перовскит можно будет использовать для окраски любой открытой поверхности и использования солнечной энергии.

Преимущества и недостатки солнечной краски
Солнечная краска все еще находится в стадии разработки и не получила широкого распространения, за исключением нескольких компаний по всему миру, таких как SolarPaint Ltd. из Тель-Авива.

Тем не менее, в ближайшем будущем он имеет большую коммерческую ценность. Это дешевле и проще в использовании по сравнению с солнечными батареями — вам нужно только окрасить им конструкцию, как вы это делаете любой другой краской. Тем не менее, вам может потребоваться профессиональная помощь для установки оборудования для получения получаемой мощности.

Некоторые виды солнечной краски можно наносить на крыши, стены, двери и окна. Но в ближайшем будущем они могут быть применены также к автомобилям и, возможно, к проездам. Чтобы удовлетворить наши растущие потребности в чистой энергии, ученые прилагают все усилия, чтобы сделать солнечную краску подходящей для как можно большего количества поверхностей.

Однако до сих пор солнечная краска не обладает такими же характеристиками, как солнечные панели, поскольку в настоящее время она способна улавливать только от 3 до 8% солнечной энергии, которая попадает на окрашенную поверхность. Это один из самых больших недостатков этой технологии. Исследователи изучают новые способы повышения эффективности солнечной краски — важный шаг к тому, чтобы сделать эту технологию жизнеспособной.

Между тем, краска для солнечных батарей может использоваться как дополнительный инструмент для повышения производительности солнечных панелей.

Эта краска может вырабатывать электричество как солнечная батарея

В попытках обуздать неисчерпаемую энергию Солнца человечеством были изобретены солнечные батареи, преобразующие ее в электричество или тепло. При том, что такая инновация получила достаточно широкое признание, доступной ее назвать нельзя по причине высокой стоимости. Однако, исследования не стоят на месте, и уже сейчас ведутся поиски и создание улучшенных альтернатив дорогим панельным установкам.

Читайте также:
Нормы расхода краски по металлу на квадратный метр

Одной из лабораторных разработок ученых стало новейшее соединение, именуемое «солнечная краска» (Solar Paint). Предполагается, что всего через несколько лет такая технология начнет использоваться повсеместно и станет одним из самых актуальных источников чистой энергии.

Что такое солнечная краска

Это материал нового поколения, в основе которого лежат особые полупроводниковые наночастицы. Внешне она выглядит как пастообразное вещество желтого цвета. Полученный в результате исследований состав можно наносить на любую поверхность, проводящую ток, без использования специального оборудования. Взаимодействие панели, окрашенной такой краской, электрода и солнечных лучей приводит к выработке электричества, способного удовлетворить энергетические потребности всего человечества.

Разработки

Революционное открытие было представлено группой американских исследователей из Нотрдамского университета. Руководителем проекта стал Прашант Камат, который является доктором химических и биохимических наук, а также научным сотрудником центра нанотехнологий.

Цель экспертных исследований, с его слов, заключается в создании краски для домов и автомобилей, где их стены, крыша или кузов смогут выполнять функцию фотоэлектрической панели.

Порядок изготовления инновационного материала:

  1. Были использованы наноразмерные частицы диоксида титана, выступающие как поглотители света.
  2. Поверх этих квантовых точек следовало покрытие сульфидом и селенидом кадмия.
  3. Частицы помещались в водно-спиртовую смесь, а затем готовая масса наносилась на пластину, оснащенную токопроводящим слоем.
  4. Следующим этапом было добавление дополнительных компонентов и длительное воздействие на смесь горячего воздуха.

Получившаяся батарея имела КПД, приравненный к 1%.

Еще один подход к реализации идеи нанокраски был предложен специалистами Мельбурнского королевского технологического института в Австралии. Авторы этой концепции работали над созданием краски, генерирующей водородное топливо из солнечного света и влажного воздуха. Основой состава стали:

  • синтетический сульфид молибдена,
  • частицы оксида титана.

Отличительные свойства и преимущества солнечных красок

Особенность разработанного материала состоит в том, что, в отличие от батарей, краска может быть изготовлена в очень крупных объемах. Она менее затратна, но более проста в производстве.

Несмотря на то, что общая производительность таких наноразработок относительно невысока, обе команды разработчиков планируют увеличивать их эффективность.

Возможно, в ближайшем будущем генерирование электроэнергии такими методами сможет снабжать каждый дом необходимым количеством энергии. Это поможет существенно снизить коммунальные расходы и внести значительный вклад в сохранение экологии нашей планеты.

Солнечная краска – “зеленое” электричество в каждый дом

Напыляемые солнечные элементы – “почти газетная” печать от специалистов Техасского Университета

«На данный момент наша исследовательская группа занимается изготовлением нанокристаллов. Мы берем элементы группы ‘CIGS’ – медь, индий, галлий, селенид – и формируем из этих неорганических [светопоглощающих] материалов мелкие частицы, которые затем помещаются в растворитель, создавая таким образом чернила или краску», – поясняет Коргел. Эта солнечная «краска» выполняет те же функции, что и громоздкие фотогальванические солнечные коллекторы на крышах зданий и на «солнечных фермах» по всему миру. Крошечные коллекторы Коргел называет «солнечными бутербродами», верхняя и нижняя части которых представлены металлическими контактами, а середина – светопоглощающим слоем.

“Солнечная краска” может распыляться на пластиковые, стеклянные и тканевые поверхности, превращая их в солнечные элементы. Процесс этот чем-то напоминает газетную печать. Подложка может быть слегка гибкой (к примеру, представлять собой ровный лист пластика, металлической фольги или даже лист бумаги). Толщина слоя используемых в краске CIGS наночастиц, к слову, в 10000 раз меньше человеческого волоса.

Отдельные элементы могут собираться в солнечные панели (согласно NREL – по 40 элементов на одну панель), обеспечивая электричеством жилые дома и промышленные предприятия. Единственное «но» заключается в том, что для рентабельности промышленного изготовления «краски» эффективность преобразования солнечного света должна составить 10%. Пока что это значение не превышает 3%, но исследователи надеются, что им удастся повысить его до необходимого уровня.

Напыляемые солнечные элементы – «зеленое» электричество для микроскопических устройств

Исследователи Университета Южной Флориды разработали столь крошечные солнечные элементы, что их можно просто распылять на стены, крыши и любые другие освещаемые солнцем поверхности. Эти элементы способны питать только очень мелкие устройства, так как их размеры не превышают 1мм в длину. Органические полимеры, используемые вместо кремния, позволили д-ру Цзян Сяомэй создать легкорастворимые фотоэлементы, которые могут наноситься на любой приспособленный для этого материал. Комплекс из 20 таких элементов производит электроэнергию напряжением 8 вольт, которую исследователи использовали для работы датчиков из нанотрубок, предназначенных для обнаружения опасных химикатов.

Кроме того, американская компания New Energy Technologies недавно представила протестированную Университетом Южной Флориды разработку «Солнечных окон» (“SolarWindow”). Эта напыленная на стеклянную поверхность солнечная панель, по утверждению разработчиков, способна производить электроэнергию даже из искусственного света внутри помещений. Для ее создания использовались все те же крошечные солнечные элементы, разработанные Цзян Сяомэй.

Читайте также:
Эмаль по ржавчине - советы по выбору и правила нанесения

Завод по производству напыляемых солнечных элементов в Австралии

Исследователи Австралийского национального университета совместно с представителями компаний Spark Solar Australia и Braggone Oy работают над трехлетним проектом по разработке дешевых и высокоэффективных напыляемых солнечных панелей. Традиционно фотоэлементы изготавливаются из кремния, покрытого тонким противоотражающим слоем нитрата кремния. Дороговизна их производства объясняется, в частности, необходимостью проведения процесса в условиях вакуума. Новый метод использует напыляемую водородную пленку и напыляемую же противоотражающую пленку (вакуум при этом не нужен). Солнечные элементы проходят через конвейер, где и происходит напыление пленок. Этот упрощенный метод позволит средних размеров заводу сэкономить на капитальном оборудовании до $ 5 млн., т.е. выпускаемые солнечные панели окажутся в итоге намного более дешевыми.

Основанный Spark Solar «солнечный» завод станет самым крупным поставщиком солнечных элементов в Южном полушарии. Будущее месторасположение его все еще уточняется (рассматриваются варианты Аделаиды, Джилонга, Воллонгонга, Квенбейана, и Канберры). Первые солнечные элементы были выпущены уже в конце 2010 года, в целом же предполагаемый годичный объем производимой продукции составит более 10 миллионов фотоэлементов, при этом доходы от экспорта ожидаются на уровне 135 млн. австралийских долларов в год.

Напыляемые солнечные элементы – новые возможности для окон эко-домов

Норвежская компания EnSol AS совместно с командой ученых Лестерского университета разработала запатентованную конструкцию солнечного элемента, в которой используются металлические частицы диаметром около 10 нанометров. Это свое изобретение ученые планируют использовать для превращения в солнечные электрогенераторы самолетов и зданий (в том числе окон). Наносить «краску» из новых тонкопленочных фотоэлементов можно будет на любую плоскую поверхность.

Предлагаемая технология была опробована, но все еще дорабатывается. Прежде чем выпустить ее на рынок в к 2016 году, разработчики надеются повысить эффективность изобретения до 20%. Так или иначе, покрытый тонкой прозрачной пленкой фотоэлементов материал от EnSol уже показал себя лучше, чем многие из существующих и параллельно разрабатываемых конкурентами технологий.

Итак, подводя итоги

Тот факт, что «солнечный» материал может использоваться в виде напыляемой краски, существенно расширяет возможности создания «мобильного» электричества.

Небо, затянутое тучами, работе «солнечной краске» не помеха, так как напыляемые фотоэлементы способны улавливать не только ультрафиолет, но и инфракрасное солнечное излучение.

Покрытие транспортного средства подобным материалом сможет, теоретически, обеспечить постоянную подзарядку батарей.

Еще больше электроэнергии будет вырабатываться при нанесении его на поверхность крыш и/или окон. Кроме того, подобные солнечные элементы будут лучше выдерживать непогоду, чем большинство нынешних хрупких солнечных коллекторов.

Однако

Поскольку эффективность фотоэлементов зависит от степени поглощения солнечного света, пользователям придется периодически очищать «покрашенные» солнечной «краской» стены и крыши. Работы Австралийского национального университета, касающиеся возможности использования напяемых солнечных панелей в помещении, продолжаются, завершение их запланировано на конец 2011 года.

Остается открытым вопрос эффективности затрат (исследования в данном направлении стоят недешево).

И наконец, последнее ограничение связано с сырьем – комбинация медь-индий-галлий-селенид стоит дорого и не является широкодоступной.

Так или иначе, у исследователей остается широкое поле для исследований и экспериментов. А у нас – надежда увидеть и приобрести когда-нибудь кажущуюся пока невероятной «солнечную краску».

Солнечная краска предлагает энергию от водяного пара

Исследователи из Королевского мельбурнского технологического института создали революционную новую солнечную краску, которая может использоваться для производства бесконечного количества чистой энергии.

Инновационная краска впитывает влагу из воздуха и разделяет ее на кислород и водород. В результате, можно улавливать водород и использовать его в качестве топлива.

Краска содержит разработанное соединение, действующее как силикагель, который используется в саше для поглощения влаги, сохраняя пищу, медикаменты и электронику сухими.

Но в отличие от силикагеля, новый материал, синтетический молибден-сульфид, также действует как полупроводник и катализирует расщепление молекул воды на водород и кислород.

«Мы обнаружили, что смешивание соединения с частицами оксида титана приводит к краске, поглощающей солнечный свет, которая производит водородное топливо из солнечной энергии и влажного воздуха», сказал ведущий исследователь университета д-р Торбен Даенеке (Torben Daeneke).

«Оксид титана – это белый пигмент, который уже широко используется в краске для стен, это означает, что простое добавление нового материала может превратить кирпичную стену в сборку энергии и производство топлива.

«У нашей новой разработки есть большой спектр преимуществ», – сказал он. «Для водоснабжения нет необходимости в наличии чистой или фильтрованной воды. В любом месте, где в воздухе есть водяной пар, даже в отдаленных от воды районах, можно получать топливо».

Его коллега, заслуженный профессор Курош Калантар-заде (Kourosh Kalantar-zadeh), отметил, что водород является самым чистым источником энергии и может использоваться в топливных элементах, а также в обычных двигателях внутреннего сгорания в качестве альтернативы ископаемым видам топлива.

Читайте также:
При какой температуре можно красить на улице – правила и рекомендации

«Эта система также может использоваться в очень сухом, но горячем климате вблизи океанов. Морская вода испаряется горячим солнечным светом, а затем пар может быть поглощен для производства топлива. Это необычная концепция – получение топлива от солнца и водяного пара в воздухе».

Дубликаты не найдены

Каждый год британские учёные изобретают экологически чистую хуйню с невъебенным КПД на протяжении вот уже 100 лет. Но все их влажные мечты о мировом господстве регулярно сливаются из-за 2 Закона термодинамики: для того чтобы что-то разделить на составные необходимо затратить энергию, превышающую энергию молекулярных связей, а энергия обратного синтеза на выходе НИКОГДА не превысит величины затраченной энергии. И ручаюсь, что мы никогда больше не услышим про это очередное эпохальное открытие. Но ведь будут новые! идиотов, изобретающих вечные двигатели, и учёных-прохвостов, жаждущих правительственных грантов до хрена и больше. Закупайте поп-корн!

используется в саше для поглощения влаги

я даже знаю в какой Саше)))

Водород в пасте

POWERPASTE – паста, с ее помощью можно безопасно хранить водород химическим путем, легко транспортировать и заправлять его без дорогостоящей инфраструктуры АЗС. Команда исследователей Института технологии производства и передовых материалов им. Фраунгофера в Дрездене разработала пасту на основе гидрида магния.

Технология готова для практического использования и уже в этом году начнутся ее масштабные испытания в полевых условиях.

Для применения водородной пасты нужна обычная вода, контакт с которой приводит к выделению газообразного водорода. Причем примерно половина его поступает из самой воды, которая тоже становится частью гибридного топливного элемента, а не балластом. Пасту очень легко дозировать, чтобы поэтапно выделять в камере нужный объем газа, который затем сгорает в топке двигателя. Испытания прототипов показали, что топливный элемент на Powerpaste сопоставим с бензином по запасу хода на одной заправке.

Уже есть прототип генератора работающего на этой пасте.

Водородное топливо из воды: прорыв ученых

В недавнем исследовании, проведенном в Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США, ученые объединили два мембраносвязанных белковых комплекса для превращения молекул воды в водород и кислород. Химическую реакцию, взятую из жизни растений, поставили на службу новому процессу, который превращает воду в водородное топливо, используя энергию солнца.

Особый белковый комплекс использует энергию света для расщепления воды и извлечения из нее электронов — и прелесть этой системы в простоте. Катализатор с естественной природной мембраной можно собрать самостоятельно. Белковые комплексы, встроеные в тилакоидные мембраны, подобны тем, которые находятся внутри хлоропластов, вырабатывающих кислород у растений.

По словам исследователей, следующим шагом в исследованиях является включение мембраносвязанной Z-схемы в живую систему. «Как только у нас будет система in vivo, в которой этот процесс будет происходить в живом организме (растении), мы на деле увидим как вода превращается в водородное топливо», — пишут исследователи.

Водородные автомобили в блокадном Ленинграде

В 1941 г. на Ленинград наступала группа армий «Север». Фашистам удалось отрезать город с суши и установить блокаду. Они стремились сломить сопротивление его защитников голодом, постоянными артиллерийскими обстрелами, наносили удары с воздуха.

Блокированный Ленинград фактически оказался островом, отрезанным от Большой земли. И этот остров организовал собственную оборону — на суше, на воде и в воздухе. Защита города от авиации противника кроме основных средств ПВО обеспечивалась сотнями привязных аэростатов заграждения. Заполненные водородом и поднятые на высоту от 2000 до 4500 м гигантские резиновые «колбасы» не позволяли фашистским асам снижаться для прицельного бомбометания.

Но эти воздушные защитники Ленинграда имели один крупный недостаток. Через 25—30 дней работы аэростаты начинали терять высоту, так как резиновая оболочка пропускала водород, а его место занимали другие газы и пары воды. Поэтому аэростаты приходилось периодически опускать, стравливать «отработанный» водород и заправлять чистым газом. Наставление предписывало производить перезаправку аэростатов, когда в них натекало 15—20% других газов и паров, что предотвращало потерю подъемной силы воздухоплавательного газа и взрывы при образовании «гремучей смеси». В атмосферу выбрасывали миллионы кубометров смеси водород-воздух, ведь только в 1941 г. аэростаты поднимали 40 054 раза!

В те дни воентехник младший лейтенант Борис Шелищ служил в мастерских по ремонту аэростатных лебедок. Они были установлены на двух сотнях «полуторок» ГАЗ-АА и приводились в действие от двигателя грузовика. Понятно, что грузовики работали на бензине, но в условиях блокады бензин в городе стал такой же ценностью, как хлеб.

Когда кончился бензин, Шелищ попробовал использовать для спуска аэростатов лифтовые электролебедки, но пока велось переоборудование, не стало и электричества. В блокадном городе появились газогенераторные грузовики, работающие на древесных чурках. Пытались использовать и ручной привод, но даже десять здоровых мужчин не могли справиться с механизмами подъема и спуска. А когда большую часть рядовых и сержантов из аэростатных частей направили в пехоту для усиления наземной обороны, на действующих постах вместо 12 человек по штату осталось всего 4—5 солдат.

Читайте также:
Как снять краску с бетонной стены - обзор методов

Вероятно, именно в это время младший техник лейтенант ПВО Б.И.Шелищ вспомнил роман Жюля Верна «Таинственный остров» (это не выдумка, заметки об этом сохранились в архиве изобретателя). Там, в главе «Топливо будущего», говорится, что когда кончится уголь, его заменит вода. И не просто вода, а вода, разложенная на составные части — водород и кислород.

Борис Исаакович любил Жюля Верна, а работа с аэростатами, тяжелое положение, в котором оказался любимый город, напомнили ему детские впечатления и заставили его изобретательный мозг работать. «Наступит день, когда весь уголь будет сожжен», — произнес один из героев «Таинственного острова». Не правда ли, ситуация напоминает блокадный Ленинград?

Стравливая «грязный водород» в атмосферу, выбрасывали энергию, которая могла работать на Победу! Это все равно что выливать бензин бочками.

И вот тогда-то Шелища осенила мысль — вот оно, топливо будущего, о котором говорил инженер Сайрес Смит удивленному Пенкрофу. По теплотворной способности водород в 4 раза превосходит уголь, в 3,3 раза углеводороды нефти. Значит, именно водород призван помочь Ленинграду, которому именно сейчас необходим «уголь грядущих веков».

Но водород опасен — Борис Исаакович помнил катастрофу «водородного летающего «Титаника» 30-х годов» — дирижабля нацистской Германии «Гинденбург». Весь мир обошли снимки горящего трансатлантического дирижабля, перевозившего из Германии в Америку богатых особ. Однако, рассуждал лейтенант, сейчас война, и если аэростаты не опускать для перезаправки, они потеряют высоту, перестанут прикрывать город. Рискнуть одним грузовиком или даже собственной жизнью в этих условиях казалось вполне оправданным.

Итак, 21 сентября 1941 г. младший техник лейтенант Шелищ обратился к командованию с рационализаторским предложением: подавать «отработанную воздушно-водородную смесь из приземлившихся аэростатов во всасывающие трубы автомобильных двигателей». Очень скоро, 28 сентября, состоялось заседание полкового бюро по рационализации и изобретательству, постановившего: «Считать предложение ценным и приемлемым. Поручить автору предложения приступить к опытной проверке своего предложения».

Первые испытания проводились в сильный мороз — до 30°С. Несмотря на это, после включения зажигания двигатель, питаемый водородом, легко завелся и длительное время устойчиво работал.

Не обошлось без происшествий. Во время опасных опытов сгорели два аэростата, взорвался газгольдер, сам Борис Исаакович получил контузию. После этого для безопасной эксплуатации воздушно-водородной «гремучей смеси» он придумал специальный водяной затвор, исключавший воспламенение смеси при вспышке во всасывающей трубе двигателя.

Многократные испытания действия гидрозатвора оказались успешными. Когда все убедились, что система работает нормально, командование приказало за 10 дней перевести все аэростатные лебедки на новый вид горючего. Круглосуточно работали смены бригад слесарей, сварщиков и рабочих других специальностей, изготовивших несколько сотен комплектов аппаратуры. В дальнейшем управление всеми аэростатами велось с «водородных» грузовиков, и работали эти грузовики лучше, чем на бензине.

Осенью и зимой 1941 г. в ленинградских полках аэростатов заграждения из-за нехватки бензина почти все автомобили стояли. Но легковушка, на заднем сидении которой лежали баллоны с водородом, ездила исправно.

В 1942 г. необычный автомобиль с двигателем, работавшим на водороде, демонстрировался на выставке техники, приспособленной к условиям блокады (об этом 17 января 1942 г. писала газета «Ленинградская правда»). Хотя двигатель несколько часов работал в закрытом помещении, посетители выставки не почувствовали ни дыма, ни гари, ни необычных запахов. Отработанные газы — обыкновенный пар — не загрязняли воздух. Позднее, на выставке автомобилей, работающих на заменителях бензина, эту машину демонстрировали командующему Ленинградским фронтом генерал-полковнику Л.А.Говорову, который одобрил идею ее создания.

Стендовые испытания двигателя, проработавшего без остановки 200 ч, показали, что его износ оказался ниже норм, установленных при работе на бензине, двигатель не потерял мощности, в смазочном масле не нашли вредных примесей, а в камерах сгорания — и следов нагара. Особому испытанию подвергалась надежность гидрозатвора, от которого зависела безопасность.

За эту работу Б.И.Шелища в декабре 1941 г. наградили орденом Красной Звезды, отметили и его помощников. А само изобретение выдвинули на соискание Сталинской премии 1942 г. Но оно не прошло по конкурсу, поскольку тогда еще не было официального решения о принятии его на вооружение в масштабах страны. Позднее, когда такое решение приняли, к этому вопросу уже не вернулись. А Бориса Исааковича командировали в Москву, чтобы использовать его опыт в частях ПВО столицы — 300 двигателей перевели на «грязный водород».

Кстати, во время войны он даже ухитрился оформить а.с. 64209 на изобретение. И таким образом обеспечил приоритет страны в развитии энергетики будущего. Сделал это автор, правда, только после прорыва Ленинградской блокады. Документы зафиксировали срок подачи заявки 8247(322526) в Народный комиссариат обороны — 28 июля 1943 г. В описании изобретения старший техник лейтенант Шелищ писал: «В основном задача была решена в ноябре 1941 года, а законченное оформление и массовое практическое применение изобретение получило во всех частях аэростатов заграждения Ленинградского и других фронтов в 1943—1944 годах». И далее: «Вместе с тем практика работы на водороде подтвердила, что водород как топливо вообще имеет огромные перспективы применения в других родах войск, а также в промышленности…»

Читайте также:
Как покрасить коридор - выбор краски и инструментов

После Победы части аэростатов заграждения быстро расформировали. Из-за отсутствия «бросового» водорода его использование в качестве топлива для двигателей прекратилось. Но еще долгие годы работали в колхозах и совхозах списанные двигатели, которые во время войны питались водородом.

Борис Исаакович совершил гражданский подвиг и проявил при этом необыкновенную фантазию и изобретательность. Поражают сроки реализации его водородного проекта: всего за 10 дней на водород перевели 200 грузовиков, при величайшей надежности техники. За всю войну из-за утечек водорода взорвалась всего одна машина из 500. А ведь для изготовления гидрозатворов пришлось использовать все, что было под руками, — корпуса огнетушителей, водопроводные трубы…

После войны Борис Исаакович вернулся к своему блокадному изобретению лишь в середине 70-х, когда получила широкое признание концепция «водородных» перспектив в мировой энергетике и стало известно о ведущихся с 1969 г. в США экспериментах по использованию водорода в качестве автомобильного топлива. В 70-е годы в Балашихе и Загорске появились первые «водородные» легковушки, а в Харькове даже ездили «водородные» такси. Это заставило вспомнить об изобретении 1941 г., обеспечившем отечественный приоритет в этой области. Именно тогда появилось несколько газетных и журнальных публикаций об изобретателе. Приоритет Бориса Исааковича Шелища также подтвердила Комиссия по водородной энергетике Академии наук СССР.

Скончался Борис Исаакович Шелищ 1 марта 1980 года. В Петербурге есть музей ПВО. Здесь можно увидеть фотографию изобретателя, копию описания изобретения и тот самый гидрозатвор, сделанный из огненно-красного огнетушителя.

Солнечная краска превращает ваш дом в источник чистой энергии

И в этой области уже разрабатывается несколько различных подходов.

В США, в последнее десятилетие наблюдается огромный рост использования солнечной энергии, с ежегодными темпами роста в 42% (данные Ассоциации предприятий солнечной энергетики (SEIA) .

Новые фотоэлектрические технологии открыли новые возможности для получения солнечной энергии. Помимо классических солнечных панелей, которые обычно устанавливают на крышах домов, есть розетки, кухонные плиты, водонагреватели и даже портативные генераторы. Но вы когда-нибудь слышали о солнечной краске?

Это именно то, что написано в названии — краска, которую можно нанести на крышу, стены или солнечные панели для выработки дополнительной электроэнергии.

Солнечная краска, производящая водород

Эта солнечная краска была создана в Королевском технологическом институте Мельбурна , Австралия. Ее особенность в том, что используется не только солнечный свет, но и влага, выделяемая под воздействием солнца. Собирая водяной пар из воздуха, краска со временем может вырабатывать электричество.

Вода состоит из кислорода и водорода, которые являются наиболее чистым источником химической энергии. И краска содержит смесь соединений, которые позволяют краске действовать как полупроводник, катализируя расщепление атомов воды на водород и кислород, используя энергию солнечного света и воду из воздуха.

Краска сделана из оксида титана (который также содержится в обычных красках для стен) и недавно разработанного синтетического сульфида молибдена.

Квантовые точки солнечной батареи

Эта краска для солнечных батарей, созданная исследователями из Университета Торонто , была представлена ​​как способ повысить эффективность солнечных элементов до 11%. Эта технология также известна как фотоэлектрическая краска и фотоэлектрическая система с коллоидными квантовыми точками.

Он работает с полупроводниками нанометрового размера, встроенными в пленку, поглощающую фотоны. В частности, фотоэлектрическая краска содержит наночастицы, которые обеспечивают большее поглощение света, в том числе в ближнем инфракрасном спектре.

Исследователи надеются, что однажды технология позволит им распылять солнечные элементы на гибкие поверхности или печатать чувствительные к солнечному свету коллоидные квантовые точки на гибкой пленке для покрытия поверхностей разной формы, от садовой мебели до крыла самолета. Они предполагают, что покрытие поверхности размером с крышу автомобиля и пленкой с покрытием CQD может производить достаточно энергии для питания 24 компактных люминесцентных ламп.

Перовскитная солнечная краска

Кристаллические структуры перовскита, названные в честь русского минералога Льва Перовского, были обнаружены на Урале в 1939 году. Позже было продемонстрировано, что они являются полупроводниковым материалом, который можно использовать в качестве светопоглощающего материала для преобразования солнечной энергии в электрическую. В 2009 году группа японских ученых первой применила перовскиты в солнечной энергии.

В 2014 году исследователям из Университета Шеффилда удалось создать солнечные элементы на основе перовскита, в которых используется жидкая форма вещества, которое наносится методом окраски распылением, что сокращает отходы материалов и затраты. Вот почему эти фотоэлектрические элементы также называют солнечными элементами с распылителем.

Читайте также:
Как помыть потолок покрашенный водоэмульсионной краской?

Изготовление перовскитных солнечных элементов. Источник: Марк Шварц / Wikimedia Commons

Перовскит — отличный поглотитель света, который может повысить эффективность солнечных панелей с помощью простого слоя краски на его основе. В ближайшем будущем перовскит можно будет использовать для окраски любой открытой поверхности и использования солнечной энергии.

Преимущества и недостатки солнечной краски

Солнечная краска все еще находится в стадии разработки и не получила широкого распространения, за исключением нескольких компаний по всему миру, таких как SolarPaint Ltd. из Тель-Авива.

Тем не менее, в ближайшем будущем она имеет большую коммерческую ценность. Это дешевле и проще в использовании по сравнению с солнечными батареями — вам нужно только покрасить конструкцию, как и любой другой краской. Тем не менее, вам может потребоваться профессиональная помощь для установки оборудования для получения получаемой мощности.

Некоторые виды солнечной краски можно наносить на крыши, стены, двери и окна. Но в ближайшем будущем они могут быть применены также к автомобилям и, возможно, к проездам. Чтобы удовлетворить наши растущие потребности в чистой энергии, ученые прилагают все усилия, чтобы сделать солнечную краску подходящей для как можно большего количества поверхностей.

Однако до сих пор солнечная краска не обладает такими же характеристиками, как солнечные панели, поскольку в настоящее время она способна улавливать только от 3 до 8% солнечной энергии, которая попадает на окрашенную поверхность. Это один из самых больших недостатков этой технологии. Исследователи изучают новые способы повышения эффективности солнечной краски — важный шаг к тому, чтобы сделать эту технологию жизнеспособной.

Между тем, солнечная краска может использоваться как дополнительный инструмент для повышения производительности солнечных панелей.

Иллюстрация: Квантовые точки в УФ-свете. Источник: Марк Видаль / Wikimedia Commons

Эта краска может вырабатывать электричество как солнечная батарея — рассматриваем основательно

Электростанции, работающие на основе солнечной энергии, являются, пожалуй, одной из самых перспективных отраслей, занимающихся выработкой экологически чистой энергии. Однако есть у них один весьма существенный недостаток: в облачную погоду или ночью они «простаивают». А можно ли заставить их работать и в темное время суток? Давайте разбираться.

Расчёт мощности солнечных батарей

Чтобы рассчитать необходимую мощность солнечных батарей нужно знать сколько энергии вы потребляете. Например если ваше потребление энергии составляет 100кВт*ч в месяц (показания можно посмотреть по счётчику электроэнергии), то соответственно вам нужно чтобы солнечные панели вырабатывали такое количество энергии.

Сами солнечные батареи вырабатывают солнечную энергию только в светлое время суток. И выдают свою паспортную мощность только при наличие чистого неба и падении солнечных лучей под прямым углом. При падении солнца под углами мощность и выработка электроэнергии заметно падает, и чем острее угол падения солнечных лучей тем падение мощности больше. В пасмурную погоду мощность солнечных батарей падает в 15-20 раз, даже при лёгких облачках и дымке мощность солнечных батарей падает в 2-3 раза, и это всё надо учитывать.

При расчёте лучше брать рабочее время, при котором солнечные батареи работают почти на всю мощность, равным 7 часов, это с 9 утра до 4 часов вечера. Панели конечно летом будут работать от рассвета до заката, но утром и вечером выработка будет совсем небольшая, по объёму всего 20-30% от общей дневной выработки, а 70% энергии будет вырабатываться в интервале с 9 до 16 часов.

Таким образом массив панелей мощностью 1кВт (1000ватт) за летний солнечный день выдаст за период с 9-ти до 16-ти часов 7 кВт*ч электроэнергии, и 210кВт*ч в месяц. Плюс ещё 3кВт (30%) за утро и вечер, но пускай это будет запасом так-как возможна переменная облачность. И панели у нас установлены стационарно, и угол падения солнечных лучей изменяется, от этого естественно панели не будут выдавать свою мощность на 100%. Я думаю понятно что если массив панелей будет на 2кВт, то выработка энергии будет 420кВт*ч в месяц. А если будет одна панелька на 100 ватт, то в день она будет давать всего 700 ватт*ч энергии, а в месяц 21кВт.

Неплохо иметь 210кВт*ч в месяц с массива мощностью всего 1кВт, но здесь не всё так просто

Во-первых не бывает такого что все 30 дней в месяце солнечные, поэтому надо посмотреть архив погоды по региону и узнать сколько примерно пасмурных дней по месяцам. В итоге наверно 5-6 дней точно будут пасмурные, когда солнечные панели и половины электроэнергии не будут вырабатывать. Значит можно смело вычеркнуть 4 дня, и получится уже не 210кВт*ч, а 186кВт*ч

Так-же нужно понимать что весной и осенью световой день короче и облачных дней значительно больше, поэтому если вы хотите пользоваться солнечной энергией с марта по октябрь, то нужно увеличить массив солнечных батарей на 30-50% в зависимости от конкретного региона.

Читайте также:
Краска в баллончиках по металлу - виды и применение

Но это ещё не всё, также есть серьёзные потери в аккумуляторах, и в преобразователей (инверторе), которые тоже надо учитывать, об этом далее.

Про зиму я пока говорить не буду так-как это время совсем плачевное по выработке электроэнергии, и тут когда неделями нет солнца, уже никакой массив солнечных батарей не поможет, и нужно будет или питаться от сети в такие периоды, или ставить бензогенератор. Хорошо помогает также установка ветрогенератора, зимой он становится основным источником выработки электроэнергии, но если конечно в вашем регионе ветренные зимы, и ветрогенератор достаточной мощности.

Solar Paint — краска, собирающая водород из воздуха

Ведущий исследователь проекта, доктор Торбен Дайнке (Dr. Torben Daeneke), говорит, что новая технология станет революционной, поскольку с ее помощью любую поверхность можно использовать для производства экологически чистого топлива. Потенциально, теперь каждый дом сможет сам обеспечить себя дешевой чистой энергией. Он также утверждает, что краска Solar Paint будет эффективной в различном климате, от влажных сред до горячих и сухих, размещенных вблизи крупных водоемов. Любое место, в котором в воздухе есть водяной пар, теперь сможет производить топливо.

Кроме этого, солнечную краску можно использовать для покрытия тех областей, которые не получают достаточное количество солнечного света для размещение солнечных панелей. Следовательно, будет максимизирована способность объекта недвижимости генерировать чистую энергию. Причем, таким объектом может стать любая поверхность, которую можно покрасить — дом, обои, забор, сарай, собачья будка и подобное. Например, окрашенная площадь размерами 3х2 метров способна на протяжении 10 лет производить 600 кВт энергии при стоимости примерно $0.13/Вт.

Расчёт ёмкости аккумуляторной батареи для солнечных панелей

Примерно так выглядит солнечная электростанция внутри дома

>

Ещё один пример установленных аккумуляторов и универсального контроллера для солнечных батарей

>

Самый минимальный запас ёмкости аккумуляторов, который просто необходим должен быть такой чтобы пережить тёмное время суток. Например если у вас с вечера и до утра потребляется 3кВт*ч энергии, то в аккумуляторах должен быть такой запас энергии.

Если аккумулятор 12 вольт 200 Ач, то энергии в нём поместиться 12*200=2400 ватт (2,4кВт). Но аккумуляторы нельзя разряжать на 100%. Специализированные АКБ можно разряжать максимум до 70%, если больше то они быстро деградируют. Если вы устанавливаете обычные автомобильные АКБ, то их можно разряжать максимум на 50%. По-этому, нужно ставить аккумуляторов в два раза больше чем требуется, иначе их придётся менять каждый год или даже раньше.

Оптимальный запас еъёмкости АКБ это суточный запас энергии в аккумуляторах. Например если у вас суточное потребление 10кВт*ч, то рабочая ёмкость АКБ должна быть именно такой. Тогда вы без проблем сможете переживать 1-2 пасмурных дня, без перебоев. При этом в обычные дни в течение суток аккумуляторы будут разряжаться всего на 20-30%, и это продлит их недолгую жизнь.

Ещё одна немаловажная делать это КПД свинцово-кислотных аккумуляторов, который равен примерно 80%. То-есть аккумулятор при полном заряде берёт на 20% больше энергии чем потом сможет отдать. КПД зависит от тока заряда и разряда, и чем больше токи заряда и разряда тем ниже КПД. Например если у вас аккумулятор на 200Ач, и вы через инвертор подключаете электрический чайник на 2кВт, то напряжение на АКБ резко упадёт, так-как ток разряда АКБ будет около 250Ампер, и КПД отдачи энергии упадёт до 40-50%. Также если заряжать АКБ большим током, то КПД будет резко снижаться.

Также инвертор (преобразователь энергии в 220в) имеет КПД 70-80%.

Учитывая потери полученной от солнечных батарей энергии в аккумуляторах, и на преобразовании постоянного напряжения в переменное 220в, общие потери составят порядка 40%. Это значит что запас ёмкости аккумуляторов нужно увеличивать на 40%, и так-же увеличивать массив солнечных батарей на 40%, чтобы компенсировать эти потери.

Но и это ещё не все потери. Существует два типа контроллеров заряда аккумуляторов от солнечных батарей, и без них не обойтись. PWM(ШИМ) контроллеры более простые и дешёвые, они не могут трансформировать энергию, и потому солнечные панели не могут отдать а АКБ всю свою мощность, максимум 80% от паспортной мощности. А вот MPPT контроллеры отслеживают точку максимальной мощности и преобразуют энергию снижая напряжение и увеличивая ток зарядки, в итоге увеличивают отдачу солнечных батарей до 99%. Поэтому если вы ставите более дешёвый PWM контроллер, то увеличивайте массив солнечных батарей ещё на 20%.

Что такое термальная батарея и как она работает

Термальная батарея может запасать энергию и хранить ее до тех пор, пока, грубо говоря, «энергии солнца не окажется недостаточно». В этот момент ранее накопленная энергия идет на работу электростанции вместо энергии солнца. После того, как солнце снова сможет обеспечивать полноценную работу турбин станции, батарея снова начнет накапливать заряд.

Это интересно: Как рождается энергия Солнца?

На самом деле, идея разработки подобной батареи не нова. На сегодняшний день в солнечных электростанциях уже используются литиевые батареи. Но они применяются лишь в качестве запаса и отдают ее для нужд питаемых объектов также, как и ваш телефон начинает терять заряд после того, как вы отключите его от источника питания. В случае с термальной батареей же все гораздо интереснее.

«В то время, как литиевая батарея хранит электрическую энергию, которая может быть использована для обеспечения электроэнергией, когда солнце не светит, термальная батарея хранит тепло от накопленного солнечного света. Это может быть использовано для работы турбины, которая будет производить электроэнергию. Эта технология позволяет получать до 46 кВт энергии и идеально подходит для удаленно расположенных промышленных предприятий или населенных пунктов.»

Сохранение энергии происходит следующим образом: когда солнечная энергия имеется в избытке, она запасается в топливных элементах на основе газообразного водорода. В тот момент, когда наступает ночь или небо застилается тучами, водород вступает во взаимодействие с ионами металлов. Из-за разницы в температурах между водородом и металлом, происходит реакция с образованием гидрида (то есть соединение металла с водородом), в результате которой выделяется тепло. Именно оно и идет на питание турбины электростанции. После остывания водород и металл разъединяются, позволяя вновь накапливать солнечную энергию.

Читайте также:
Как смыть краску в домашних условиях - обзор методов

Таким образом получается, что солнечная энергия просто «запасается» для работы установки и позволяет получать электричество (с минимальными потерями) в темное или пасмурное время суток.

Обсудить эту и другие новости вы можете в нашем чате в Телеграм.

Расчёт солнечных батарей для частного дома или дачи

Если вы не знаете ваше потребление и только планируете скажем запитать дачу от солнечных батарей, то потребление считается достаточно просто. Например у вас на даче будет работать холодильник, который по паспорту потребляет 370кВт*ч в год, значит в месяц он будет потреблять всего 30.8кВт *ч энергии, а в день 1.02кВт*ч. Также свет, например лампочки у вас энергосберегающие скажем по 12 ватт каждая, их 5 штук и светят они в среднем по 5 часов в сутки. Это значит что в сутки ваш свет будет потреблять 12*5*5=300 ватт*ч энергии, а за месяц «нагорит» 9кВт*ч. Также можно почитать потребление насоса, телевизора и всего другого что у вас есть, сложить всё и получится ваше суточное потребление энергии, а там умножить на месяц и получится некая примерная цифра.

Например у вас получилось в месяц 70кВт*ч энергии, прибавляем 40% энергии, которая будет теряться в АКБ, инверторе и пр. Значит нам нужно чтобы солнечные панели вырабатывали примерно 100кВт*ч. Это значит 100:30:7=0,476кВт. Получается нужен массив батарей мощностью 0,5кВт. Но такого массива батарей будет хватать только летом, даже весной и осенью при пасмурных днях будут перебои с электричеством, поэтому надо увеличивать массив батарей в два раза.

В итоге вышеизложенного в вкратце расчёт количества солнечных батарей выглядит так:

  • принять что солнечные батареи летом работают всего 7 часов с почти максимальной мощностью
  • посчитать своё потребление электроэнергии в сутки
  • Разделить на 7 и получится нужная мощность массива солнечных батарей
  • прибавить 40% на потери в АКБ и инверторе
  • прибавить ещё 20% если у вас будет PWM контроллер, если MPPT то не нужно

    Пример: Потребление частного дом 300кВт*ч в месяц, разделим на 30 дней = 7кВт, разделим 10кВт на 7 часов, получится 1,42кВт. Прибавим к этой цифре 40% потерь на АКБ и в инверторе, 1,42+0,568=1988ватт. В итоге для питания частного дома в летнее время нужен массив в 2кВт. Но чтобы даже весной и осенью получать достаточно энергии лучше увеличить массив на 50%, то-есть ещё плюс 1кВт. А зимой в продолжительные пасмурные периоды использовать или бензогенератор, или установить ветрогенератор мощностью не менее 2кВт. Более конкретно можно рассчитать основываясь на данных архива погоды по региону.

    Стоимость солнечных батарей и аккумуляторов

    >

    Цены на солнечные батареи и оборудование сейчас достаточно разнятся, одна и также продукция может по цене в разы отличаться у разных продавцов, поэтому ищите дешевле, и у проверенных временем продавцов. Цены на солнечные батареи сейчас в среднем 70 рублей за ватт, то-есть массив батарей в 1кВт обойдётся примерно в 70т.руб, но чем больше партия тем больше скидки и дешевле доставка.

    Качественные специализированные аккумуляторы стоят дорого, аккумулятор 12в 200Ач обойдётся в среднем в 15-20т.рублей. Я использую вот такие акб, про них написано в этой статье Аккумуляторы для солнечных батарей Автомобильные в два раза дешевле, но их надо ставить в два раза больше чтобы они прослужили хотябы лет пять. А так-же автомобильные АКБ нельзя ставить в жилых помещениях так-как они не герметичны. Специализированные при разряде не блолее 50% прослужат 6-10 лет, и они герметичные, ничего не выделяют. Можно купить и дешевле если брать крупную партию, обычно продавцы дают приличные скидки.

    Читайте также:
    Как снять краску с бетонной стены - обзор методов

    Остальное оборудование наверно индивидуально, инверторы бывают разные, и по мощности, и по форме синусоиды, и по цене. Так-же и контроллеры заряда могут быть как дорогие со всеми функциями, в том числе с о связью с ПК и удалённым доступом через интернет.

    Солнечная энергия — огромный, неисчерпаемый и чистый ресурс

    Солнечная выработка электроэнергии представляет собой чистую альтернативу электроэнергии из добываемого топлива, без загрязнения воздуха и воды, отсутствием глобального загрязнения окружающей среды и без каких-либо угроз для нашего общественного здравоохранения. Всего 18 солнечных дней на Земле содержит такое же количество энергии, какая хранится во всех запасах планеты угля, нефти и природного газа. За пределами атмосферы, солнечная энергия содержит около 1300 ватт на квадратный метр. После того, как она достигнет атмосферы, около одной трети этого света отражается обратно в космос, в то время как остальные продолжают следовать к поверхности Земли.

    Усредненные по всей поверхности планеты, квадратный метр собирает 4,2 киловатт-часов энергии каждый день, или приблизительный энергетический эквивалент почти барреля нефти в год. Пустыни, с очень сухим воздухом и небольшим количеством облачности, могут получить более чем 6 киловатт-часов в день на квадратный метр в среднем в течение года.

    Преобразование солнечной энергии в электричество

    Фотоэлектрические (PV) панели и концентрация солнечной энергии (CSP) объектов захвата солнечного света могут превратить его в полезную электроэнергию. Крыши PV панели делают солнечную энергию жизнеспособной практически в каждой части Соединенных Штатов. В солнечных местах, таких как Лос-Анджелес или Феникс, система 5 киловатт производит в среднем 7000 до 8000 киловатт-часов в год, что примерно эквивалентно использованию электроэнергии типичного домохозяйства США.

    В 2015 году почти 800 000 фотоэлектрических систем были установлены на крышах домов по всей территории Соединенных Штатов. Крупномасштабные PV проекты используют фотоэлектрические панели для преобразования солнечного света в электричество. Эти проекты часто имеют выходы в диапазоне сотен мегаватт, а это миллионы солнечных панелей, установленных на большой площади земли.

    Как работают панели солнечных батарей

    Солнечные фотоэлектрические (PV) панели на основе высокой, но удивительно простой технологии, которая преобразует солнечный свет непосредственно в электричество.

    В 1839 году французский ученый Эдмонд Беккерель обнаружил, что некоторые материалы будут испускать искры электричества при ударе с солнечным светом. Исследователи обнаружили, что в ближайшее время это свойство, называемое фотоэлектрический эффект, может быть использовано; первая фотоэлектрическая (PV) ячейка изготовлена была из селена в конце 1800-х годов. В 1950 году ученые в Bell Labs пересматривали технологии и, используя кремний, произведенный в фотоэлементы, смогли преобразовать энергию солнечного света непосредственно в электричество.

    Компоненты PV ячейки

    Наиболее важными компонентами PV ячейки являются два слоя полупроводникового материала, обычно состоящего из кристаллов кремния. Сам по себе кристаллизирующийся кремний является не очень хорошим проводником электричества, поэтому в него намеренно добавляют примеси — процесс, называемый допинг-этап.

    Нижний слой из фотоэлементов обычно состоит из легированного борома, который в связке с кремнием создает положительный заряд (p), в то время как верхний слой, легированный фосфором, взаимодействуя с кремнием — отрицательный заряд (n).

    Лишние электроны из n-слоя могут покидать свои атомы, тогда как p-слой эти электроны захватывает. Лучи света «выбивают» электроны из атомов n-слоя, после чего они летят в p-слой занимать пустующие места. Таким способом электроны бегут по кругу, выходя из p-слоя, проходя через нагрузку и возвращаясь в n-слой.


    беспилотные самолеты на солнечной энергии

    Каждая ячейка генерирует очень мало энергии (несколько ватт), поэтому они сгруппированы в виде модулей или панелей. Панели затем либо используются как отдельные единицы или сгруппированы в более крупные массивы.

    Переход к электрической системе с большим количеством солнечной энергии дает много преимуществ.

    Стоимость солнечных батарей быстро уменьшается (в 1970 году -1кВт-ч электроэнергии, вырабатываемой с их помощью стоил 60 долларов, в 1980 году – 1доллар, сейчас -20-30 центов). Благодаря этому спрос на солнечные батареи растет на 25% в год, а ежегодный объем от продаваемых батарей превышает (по мощности) 40мВт. КПД солнечных батарей, достигавший в середине 70-х годов в лабораторных условиях 18%, составляет в настоящее время 28,5% для элементов из кристаллического кремния и 35% — из двухслойных пластин из арсенида галлия и антимода галлия. Разработаны многообещающие элементы из тонкопленочных (толщиной 1-2мкм) полупроводниковых материалов: хотя их КПД низок (не выше 16%), стоимость очень мала (не более 10% от стоимости современных солнечных батарей). В скором времени ученые предполагают, что стоимость 1кВт-ч будет равна 10 центам, что поставит солнечную энергетику на первые места в энергетической независимости многих стран.

    Читайте также:
    Как покрасить коридор - выбор краски и инструментов

    Перовскит «удешевит» солнечную энергию

    Еще в 2013 году новость разнеслась по просторам сети: минерал перовскит произведет революцию в солнечной энергетике. Применение вместо кремния перовскита позволит снизить стоимость производства электроэнергии при помощи солнечных батарей. Перовскит (титанат кальция) был обнаружен в начале 19 века в Уральских горах, назван в честь Л.А. Перовского (известного любителя минералов). Как компонент фотоэлемента начал использоваться в 2009 году.

    Батареи покрываются инновационным недорогим фотоэлементом, основное достоинство которого в том, что он может конвертировать в энергию намного большее количество частей солнечного света. Перовскиты представляют собой кристаллическую структуру, которая позволяет с максимальной эффективностью впитывать солнечный свет. По предварительным оценкам использование батарей на основе перовскита может снизить стоимость киловатта энергии в семь раз.

    «Главное преимущество новых фотоэлементов заключается не столько в эффективности, сколько в том, что материал чертовски дешев. Батареи на основе перовскита, в которых не используется кремний, могут сделать солнечную энергетику по-настоящему массовой».

    Солнечная энергия для ЦОД

    10 % всей производимой в мире электроэнергии потребляют серверные фермы. Так как энергоэффективные сети и возобновляемые источники энергии сейчас внедряются во всех отраслях, ЦОД не остались в стороне. Негативное влияние серверных ферм на окружающую среду давно уже на устах экологов. Поэтому владельцы дата-центров стремятся к снижению негативного воздействия своих ЦОД, прибегая к передовым энергосберегающим и «зеленым» технологиям выработки электроэнергии, сюда можно отнести фрикулинг, системы локальных генерирующих мощностей на базе возобновляемых источников энергии.

    Как выход — солнечная электростанция рядом с серверной фермой, в тех странах, где это позволяют климатические условия. Она идеальна для серверных ферм, которые развернуты в тропиках или субтропиках. Ведь использование солнечных панелей на крыше ЦОД, кроме того что предоставит «зеленую энергию», так еще и поможет уменьшить тепловую нагрузку на здание, так как создаваемая ими тень минимизирует количество поглощаемого крышей тепла. Гелиоэлектростанция снизит общий негативный эффект дата-центра на экологию, и повысит надежность ЦОД расположенных в регионах, где наблюдаются перебои в работе центральной электросети.


    крупная электростанция на базе возобновляемых источников энергии рядом с дата-центром Apple в городе Мейден, штат Северная Каролина (США)

    Switch совместно с энергетической компанией Nevada Power начала сооружение рядом с Лас-Вегасом солнечной станции Switch Station мощностью 100 МВт. В американских СМИ компанию Switch называют «возмутителям спокойствия» на рынке коммерческих ЦОД, это один из крупнейших игроков, данной отрасли. Компания занимается сооружением и поддержкой datacenter facilities – зданий и и инженерной инфраструктуры без собственно вычислительной аппаратуры, ее основная модель взаимодействия с клиентами – colocation.


    крупнейшая в мире гелиотермальная электростанция Айванпа мощностью 400 МВт

    В 2015 году США и Япония начали разрабатывать новый механизм электроснабжения ЦОД за счет солнечной энергии. Проект предполагает исследование новых возможностей “… использования связки генерирующих мощностей на базе солнечной энергии и систем класса HVDC (высокое напряжение постоянного тока), применяемых для распределения генерируемой солнечными батареями электроэнергии на уровне ЦОД”. Такое комбинирование HVDC и солнечных панелей даст возможность развернуть единую систему резервного электропитания на базе аккумуляторных батарей, при этом можно будет экономить на капитальных и эксплуатационных расходах.

    Интересно

    Немецкий архитектор Андре Броезель из компании Rawlemon создал солнечую батарею в форме движущего стеклянного шара. Он называет его генератором нового поколения, который будет ловить максимальное количество лучей, так как он оснащен системой отслеживания перемещения солнца и датчиками смены погоды, а это на 35 % эффективней в сравнении с стандартными солнечными батареями.

    Японская энергетическая компания Shimizu Corporation в 2015 году обьявила о своем намерение построить крупную солнечную электростанцию на естественном спутнике нашей планеты — Луне. Электростанция в виде колец с солнечными батареями будет опоясывать Луну по примеру планеты Сатурн и передавать энергию на Землю. От такой солнечной станции Shimizu Corporation ожидает 13 тысяч тераватт энергии/ год. Еще не известна стоимость и дата начала такого космического строительства.

    В институте прогрессивной архитектуры в Каталонии разработали солнечную панель, которая может функционировать на растениях, мхе и почве. Плюсом такой технологии является отказ от опасных токсичных материалов и тяжелых металлов в производстве солнечных панелей. Тут используются специальные бактерии в крохотных топливных ячейках, размещенных в земле под корнями растений. Бактерии нужны для выработки дешевой энергии в мини-батареях. Растения будут обеспечивать жизненный цикл бактерий, а вода служить в качестве подпитки для всей системы. Такая инновационная система может работать на территориях, где солнечного света не так уж и много, если заменить растения мхом, так как он может расти в тени.

  • Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: