В гармонии с планетой Земля

Небольшое островное государство Токелау, расположенное в Тихом океане, достигло своей цели - стало первой в мире территорией, не нуждающейся в традиционных источниках энергии, так как 100% требуемой электроэнергии производится за счет ВИЭ.
До 2012 года на архипелаге работали 3 дизельные электростанции, на которых сжигалось до 200 литров топлива ежедневно, а их эксплуатация в год обходилась в 800 000 долларов, при этом электричество на острова подавалось на 15, максимум 18 часов в день. Сейчас на Токелау смонтированы 3 фотоэлектрические системы, которые состоят из 4 032 солнечных панелей, 392 инверторов и 1344 аккумуляторов — таким образом, жители островов обеспечиваются 150% электроэнергии от текущего спроса. В пасмурную погоду генераторы работают на кокосовом масле.

Немецкими учеными, занимающиеся тестированием новых технологий в области солнечной энергетики, достигнут новый рекорд эффективности работы солнечных батарей. Экспериментальный фотоэлемент, площадью всего 5.2 квадратных миллиметра произвел ток силой в 192,1 миллиампера при напряжении до трех с половиной вольт, продемонстрировав в лабораторных способность поглощать 44.7% солнечного света, что на 0.3% выше предыдущего, июньского рекорда. Конечно, рекорд был поставлен при облучении фотоэлемента концентрированным солнечным светом, что в реальных условиях приведет к некоторому снижению КПД.

Сотрудники Университета канадского города Эдмонтон обнаружили наночастицы, способные поглощать свет и проводить электричество, получаемые из фосфора и цинка, на основе которых можно удешевить процесс производства солнечных батарей. Оба вещества относительно безопасны и поэтому на них не распространяются ограничения, связанные с производством наночастиц, содержащих свинец.

Коллектив Университета разработал синтетический метод изготовления наночастиц фосфида цинка и продемонстрировал, как такие частицы могут использоваться для получения тонких пленок, чувствительных к свету. "Чернилами на основе наночастиц можно буквально рисовать на выбранной подложке" - уверяют авторы проекта. По итогам исследования подана заявка на патент.

В настоящее время ученые экспериментируют с напылением наночастиц на большие солнечные элементы, для проверки их эффективности. Наряду с рулонной печатью, такой способ позволит выпускать солнечные батареи в больших количествах и с низкой себестоимостью.

Корпорация Apple в Калифорнии веден строительство новой штаб квартиры. Уникальность здания в том, что проект выполнен в виде космического корабля — Spaceship Campus. Проект стоимостью 5 млрд $ строится несмотря на критику со стороны общественности, и уже через 3 года здание распахнет двери более чем 14 тысячам своих сотрудников. Общая площадь здания составляет 0,704 км2, четырехуровневый гараж которого вместит 10980 автомобилей. Главное здание в виде круга будет верхом инновационных технологий в отеплении и энергоснабжении. На крыше будет размещено 65030 кв.м солнечных батарей, ветряные турбины, которые позволят полностью обеспечить кампус электричеством. Солнечный свет проникающий через стеклянные стены здания, будет собираться специальной системой и подаваться в нужные части помещения, что позволить сэкономить на электрическом освещении.

В рамках планируемого в 2025 году правительством Бельгии отказа от атомных электростанций в Северном море планируется возведение искусственных островов, которые будут запасать излишки энергии, вырабатываемой ветроэлектростанциями. К слову суммарная мощность полей ветряков в Северном море к 2020 году по прогнозам составит 2,3 ГВт.
Остров будет представлять собой трехкилометровое кольцо с внутренним водоемом. Водоем будет отделен от моря горловиной с электротурбинами, работающими по принципу ГЭС. Избыток электроэнергии, вырабатываемой при сильном ветре, будет откачивать воду из внутреннего водоема, достигая разницы до 30 м с уровнем моря, а в безветренную погоду морская вода, заполняя внутренний водоем через турбину обеспечит выработку электроэнергии, тем самым будет достигнуто снижение потерь вырабатываемого ветряками электричества, связанного с несовпадением пиков потребления и выработки.

Новости "зеленой энергетики" в основном касаются стран Европы, Китая, США, но никак не России. В нашей стране проекты альтернативных источников энергии пока не настолько популярны, как на Западе, но уже реализованные проекты есть и у нас. Так например в Республике Алтай, в отдаленном поселке Алтайского заповедника, на прошлой неделе открыта первая в России гибридная дизель-электростанция мощностью 100 кВт. Подобная электростанция представляет собой комплекс из нескольких сотен модулей тонкоплёночных солнечных батарей и дизель-генераторов. При суммарной мощности комбинированной установки более 100 кВт, на долю солнечных батарей должно приходиться более 70% выработки электроэнергии, что обеспечит жителей населенного пункта электроэнергией и позволит на 50% снизить потребление дизельного топлива ежегодно.


Авторы разработки планируют и дальше активно развивать это направление, так как у солнечной энергетики есть хороший потенциал в южных регионах страны, и скорее всего скоро подобные установки можно будет увидеть в Волгоградской, Астраханской, Оренбуржской областях, Башкирии и других.

Отслеживая развитие альтернативных источников энергии не перестаешь удивляться разнообразию методов и подходов разработчиков. Еще одним примером не стандартного подхода может служить проект компании Makani Power, получившей грант в 2010 году на развитие прототипа летающего ветрагенератора, предназначенного для полетов на высотах до 600 метров и передачи электроэнергии на землю с помощью троса.

Турбины для выработки электроэнергии размещаются на крыльях и обеспечивают повышенную производительность на слабом ветру. В целом производительность турбины примерно в два раза выше по сравнению с традиционной ветровой турбиной одинаковых размеров. Летающие ветрогенераторы экономически эффективнее в областях, где классические ветровые турбины не выгодно устанавливать.

Makani Power уже даже отчиталась о недавно успешно завершенном первом демонстрационном автономном полете. Кстати, недавно Google приобрел компанию Makani Power, данный факт уже намекает на высокий потенциал данной технологии.

Солнечные батареи все больше и больше входят в наш обиход, и постепенно мы к ним привыкаем. Но окончательно атомные и теплоэлектростанции они нам еще не заменили, да и в силу некоторых своих особенностей заменить не могут, по крайней мере, пока. Но уже появились некоторые схемы применения солнечных панелей во имя облегчения жизни человеческой.

Одна из таких схем – это когда обычному жителю не продается, а сдается солнечная панель в долгосрочную аренду лет так на 20, на протяжении которых житель платит за потребляемую им энергию каждый месяц, как делал это с обычным электричеством. Только в случае с солнечной электроэнергией платить приходится меньше. К тому же планируется, что в дальнейшем пользователь сможет и сам продавать энергию, выработанную своей собственной мини-электростанцией, если вдруг ее оказалось слишком много.

Минусы у такой схемы, несомненно, присутствуют. Например, солнечной энергии в пасмурный день может не хватить, поэтому от центральных электросетей лучше окончательно не отключаться. Но среди плюсов, помимо сравнительной дешевизны, есть еще такие приятные моменты, как льготы компаниям за использование чистой энергии, которые предусмотрены во многих странах, и возможность убедиться без покупки дорогостоящих панелей в их практичности.

Солнечные кремниевые панели, которые мы привыкли видеть по ТВ и в интернете, увы, не могут иметь КПД   выше 33%. Но, по расчетам ученых, наноантенны способны иметь эффективность в 70–80% и стоить в разы меньше. Для создания солнечных панели высокой эффективности, Брайан Уиллис из Коннектикутского университета применил атомно-слоевое осаждение для создания массива выпрямляющих наноантенн.

Наноантенна представляет собой коллектор электромагнитного излучения, предназначенный для поглощения энергии определённой длины волны, пропорциональной размеру наноантенны. Чтобы антенна была эффективна, она должна иметь элементы размером порядка сотен нанометров. Уиллис предложил использовать покрытие обоих электродов атомами меди именно при помощи атомно-слоевого осаждени. В ректенне зазор между электродами должен быть минимальным, около 1,5 нм. При столь малом расстоянии возникает туннельный переход, позволяющий электронам проскочить между двумя электродами и быть использованными для генерации постоянного тока.

Уже создан первый образец солнечной панели высокой эффективности и если испытания, и процесс изготовления оправдают надежды разработчиков, то солнечную энергетику может ждать резкий рывок, как в сторону повышения эффективности, так и в сторону серьезного удешевления самих солнечных панелей.

Источник: http://uconn.edu