Теги → энергия
Быстрый переход

В США испытали первые перовскитные солнечные элементы, способные работать 30 лет без замены

Перовскит является крайне перспективным минералом для строительства солнечных панелей. Тем не менее, главной проблемой таких изделий является непродолжительный срок их службы. Исследователи из Принстонского университета США наконец испытали в лабораторных условиях образец, способный проработать без замены до 30 лет в реальных условиях.

 Источник изображения: Andlinger Center for Energy and the Environment

Источник изображения: Andlinger Center for Energy and the Environment

Хотя главным материалом для солнечных панелей десятилетиями являлся кремний, в последние 15 лет перовскит активно отвоёвывает у него позиции. Перовскит так же эффективен, как и кремний, но позволяет создавать менее дорогие, более лёгкие и гибкие панели. Тем не менее перовскиты не очень стабильны и довольно недолговечны при использовании в реальных условиях.

В новом исследовании принстонские учёные добавили для стабилизации конструкции специальный промежуточный слой буквально в несколько атомов толщиной между светопоглощающим перовскитным и несущим заряд слоями. Промежуточный слой изготавливается из дисульфида углерода, свинца, йода и хлора и применяется для защиты конструкции от быстрого выгорания.

Хотя подобные решения уже предлагались различными командами ранее, новый состав потенциально позволяет сохранить работоспособность солнечных элементов дольше 30 лет — первое решение в своём классе, перешагнувшее порог в 20 лет.

 Источник изображения: Andlinger Center for Energy and the Environment

Источник изображения: Andlinger Center for Energy and the Environment

Впрочем, пока речь идёт только об экспериментах. Исследователи использовали для оценки «живучести» панелей камеру искусственного старения, в которой элементы подвергли воздействию солнечного света и температурам от 35 °C до 110 °C. Экстраполировав полученные данные, команда сделала вывод, что в стандартных климатических условиях новое решение способно проработать 30 лет. По словам учёных, используемая камера искусственного старения позволит проверять устойчивость не только перовскитных, но и любых других солнечных ячеек.

В Исландии начали строить крупнейшее в мире предприятие по прямому удалению углекислого газа из воздуха — до 36 тыс. тонн в год

Швейцарская компания Climeworks приступила к строительству крупнейшего в мире предприятия по удалению углекислого газа из воздуха. В сентябре прошлого года Climeworks в Исландии запустила первый завод Orca («Косатка») мощность 4 тыс. т CO2 в год. Новый завод Mammoth («Мамонт») сможет ежегодно удалять из атмосферы 36 тыс. т углекислого газа, а работу он начнёт через 18–24 месяцев.

 Часть системы Orca. Источник изображения: Climeworks

Проект установки Mammoth. Источник изображения: Climeworks

В компании признают, что для компенсации выбросов CO2 в атмосферу от деятельности человека каждый год необходимо удалять из воздуха миллионы тонн углекислого газа. Потребуются сотни тысяч установок «Косатка» и «Мамонт», чтобы добиться поставленной цели. Её Climeworks намерена достичь к 2050 году, ожидая долгий и непростой путь к решению проблемы климатической нейтральности.

Извлечённый из воздуха углекислый газ смешивается с водой и закачивается в полости в земле — шахты и природные резервуары. Занимается этим подрядчик в лице компании CarbFix. Обычно минерализация (связывание) углекислого газа в естественных условиях длится сотни и даже тысячи лет, но в CarbFix разработали технологию для ускорения процесса, который теперь сможет завершаться в течение двух лет.

 Часть системы Orca. Источник изображения: Climeworks

Часть системы Orca. Источник изображения: Climeworks

Важно отметить, что установки Orca и Mammoth работают от возобновляемых источников. «Косатка» питается от геотермальных источников, и аналогичное поступление энергии на установки будет реализовано на предприятии «Мамонт».

Добавим, в США в мае этого года на создание национальных центров по удалению CO2 из воздуха выделили бюджет $3,5 млрд. Планируется, что к концу текущего десятилетия из атмосферы будут извлекаться сотни тысяч тонн углекислого газа, а к 2050 году — миллионы тонн.

В США разработали линзы, которые позволят солнечным панелям собирать максимум света в любых условиях

Учёные из Стэнфордского университета разработали линзу в виде перевёрнутой усечённой пирамиды, которая всегда фокусирует свет на солнечном элементе, как бы тот ни был ориентирован по отношению к Солнцу. Это позволит собирать солнечную энергию с максимальной эффективностью без системы ориентирования панелей и в условиях далёких от идеальных.

 Источник изображения: Nina Vaidya /

Источник изображения: Nina Vaidya / Stanford University

Впрочем, линза только похожа на усечённую перевёрнутую пирамиду. На деле это многослойная структура из разных полимерных материалов со множеством граней. Учёным пришлось учиться как направлять свет в нужную точку и с заданным коэффициентом преломления в каждом слое, так и учитывать температурное расширение, отличающееся для разных материалов. Иными словами, чтобы призмообразные линзы могли фокусировать свет на фотоэлементе от падающих под разными углами лучей Солнца и при этом не разрушались бы, пришлось провести серьёзное научное исследование, которое удостоилось публикации в престижном журнале Nature.

 Источник изображения: Nature

Источник изображения: Nature

Пассивная технология фокусирования света на фотоэлементах — Axially Graded Index Lenses (AGILE) — в ходе экспериментов показала способность собирать до 90 % падающего света и усиливать его яркость при фокусировке в 3 раза. Нетрудно представить, что это может помочь сократить площадь как самих солнечных панелей, так и занимаемых ими мест, которых, кстати, не так уж много, если во многом полагаться на солнечную энергетику. Например, достаточных площадей нет в Японии, а в Европе под это дело отдаются земли сельскохозяйственного назначения.

Немецкие учёные разработали гибкий солнечный элемент с рекордным КПД — более 24,9 %

Учёные из немецкого Технологического института Карлсруэ представили гибкий солнечный элемент тандемного типа с рекордным значением КПД для изделий данного типа — 24,9 %. Подобные элементы идеальны для установки на носимую электронику и любые искривлённые поверхности. В основе новых фотоэлементов лежит перспективный материал перовскит, что обещает сделать производство тандемных солнечных ячеек не таким дорогим, как кремниевых.

 Источник изображения: Marco A. Ruiz-Preciado, KIT

Источник изображения: Marco A. Ruiz-Preciado, KIT

К настоящему времени тандемные перовскитные фотоэлементы достигли рекордных значений эффективности — более 29 %, тогда как чисто кремниевые ячейки показывают максимальный КПД 26,7 %, а чисто перовскитные — 27,5 %. Тандемное расположение светочувствительных слоёв позволяет каждому из них работать со своими длинами волн. Добиться этого непросто, поскольку материалы должны точно подбираться по ширине запрещённой зоны и с точки зрения минимизации внутренних потерь.

C созданием тонкоплёночных структур всё ещё сложнее, но немецкие учёные смогли подобрать такую комбинацию материалов, которая была бы близка к идеалу — к теоретическим пределам возможностей материалов. В частности, вторым слоем для гибких перовскитных фотоячеек предложен диселенид меди и индия (CuInSe2) и диселенид меди, индийя и галлия (CuInGaSe2). Уменьшение количества галлия приводит к тому, что ширина запрещённой зоны составляет примерно один электронвольт (эВ), что очень близко к идеальному значению 0,96 эВ для нижнего солнечного элемента в тандеме.

Предложенная комбинация материалов легка и универсальна, что позволяет представить себе использование этих тандемных солнечных батарей в транспортных средствах, портативном оборудовании и устройствах, которые можно сложить или свернуть. Исследователи представили свои результаты в журнале ACS Energy Letters.

В США создали биобатарею на основе бактерий, которая может работать неделями

Исследователи из Бингемтонского университета (штат Нью-Йорк) создали элемент питания на основе бактерий, который оказался способен вырабатывать электроэнергию в течение нескольких недель. Батарея состоит из трёх слоёв с разными типами бактерий, которые длительное время поддерживают жизнедеятельность друг друга и это главный секрет долгой работы устройства.

 Источник изображения: Binghamton University

Источник изображения: Binghamton University

Биобатареями в Университет штата Нью-Йорк в Бингемтоне давно занимается профессор Сеохун Чой (Seokheun Choi). На его счету целый ряд проектов бумажных аккумуляторов на основе бактерий. Но все они имели серьёзный недостаток — работали очень недолго. Целью последних исследований специалиста стало создание долговечных батарей с помощью объединения нескольких видов бактерий, которые могли бы поддерживать друг друга.

Научная работа привела к появлению трёхслойной батареи, в которой сверху находятся бактерии, чувствительные к свету — под его воздействием они вырабатывают органические соединения для питания бактерий в нижних слоях. Бактерии в промежуточном слое также производили питательные вещества, а бактерии в нижнем слое вырабатывали электричество, питаясь органическими соединениями, синтезированными сверху.

Опытный элемент питания площадью 3 см2 смог вырабатывать электроэнергию в течение нескольких недель. Очевидно, что подобные элементы будут полезными для работы небольших датчиков или электроники без надзора человека. Для достижения необходимой мощности биобатареи достаточно набрать пакет из нужного количества блоков. Впрочем, учёный намерен сосредоточиться на создании самовосстанавливающихся бактериальных батарей, способных плавать на поверхности водоёмов.

В США для спасателей создали первые в мире «зелёные» генераторы электричества — они работают на солнце и водороде

Даже действия в условиях чрезвычайных ситуаций не должны наносить вред экологии, уверены в США. Чтобы спасение граждан и устранение последствий стихийных или природных бедствий не увеличивали углеродный след, компания Sesame Solar представила мобильные генерирующие установки на солнечных батареях с системами выработки водорода в форм-факторах стандартных транспортных контейнеров.

 Источник изображения: Sesame Solar

Источник изображения: Sesame Solar

Установки длиной от 3 до 12 метров могут перевозиться любым грузовым транспортом, от наземного до воздушного. Электричество вырабатывается солнечными панелями мощностью от 3 до 20 кВт. Излишки энергии идут на зарядку бортовых аккумуляторов ёмкостью от 15 до 150 кВт·ч и на выработку водорода в реакции электролиза. Водород хранится в баллонах на внешней стороне станции. Водородная топливная ячейка включается в процесс генерации электричества только тогда, когда ёмкость бортовых аккумуляторов снижается до 35 %. Тем самым установка может работать днём и ночью, обеспечивая бесперебойную подачу электричества в местах ЧС без увеличения углеродного следа.

 Источник изображения: Sesame Solar

Источник изображения: Sesame Solar

«Хотя мы не можем остановить ураганы или лесные пожары, мы можем создать решения, которые помогут сообществам эффективно восстанавливаться, не нанося дальнейшего ущерба окружающей среде», — сказала генеральный директор Sesame Лорен Фланаган (Lauren Flanagan).

 Источник изображения: Sesame Solar

Источник изображения: Sesame Solar

Система приводится в рабочее состояние одним человеком всего за 15 минут. Солнечные панели разворачиваются автоматически. Каждая система рассчитана на 20 лет эксплуатации. Внутри предусмотрена комната, которая может быть оборудована под любые задачи: от центра связи и медицинской операционной, до киоска по продаже мороженного.

Дубай построит самую мощную гидроаккумулирующую станцию в мире

Дубайская электроэнергетическая компания DEWA на 44 % завершила строительство первой в Персидском заливе гидроаккумулирующей станции (ГАЭС). Станция будет работать от солнечной энергии и запасать её в огромных накоплениях воды, поднятой на 70-м высоту. Запасённой энергии хватит на четыре дня выработки электричества для потребления всеми Объединенными Арабскими Эмиратами (ОАЭ).

 Источник изображения: dewa.gov.ae

Источник изображения: dewa.gov.ae

Гидроаккумулирующие станции излишки энергии — как правило, ВИЭ (возобновляемой) и, в частности, солнечной — запасают в процессе закачки воды из нижнего резервуара в верхний. В моменты пикового потребления электричества вода сбрасывается в нижний резервуар и приводит в действие гидротурбины, которые вырабатывают электричество и отдают его потребителям. Строящаяся в приграничном с Оманом городе Хатта ГАЭС будет располагать двумя плотинами — одной на высоте 37 м, а другой — на высоте 70 м. В моменты отсутствия потребления насосы будут перекачивать воду из нижнего водоёма в верхний.

Питать насосы и подавать энергию в распределительные сети будет солнечная ферма мощностью 1 ГВт, которая строится неподалёку от ГАЭС. Расчётный срок работы ГАЭС составляет 80 лет. Объём воды в верхней ёмкости эквивалентен 1,5 ГВт·ч. Время реакции на увеличение нагрузки всего 90 секунд. Протяжённость тоннеля, по которому вода будет стекать и крутить турбину, достигает 1,2 км. Заявлено о высочайшем КПД станции — на уровне 78,9 %. Пожалуй, это мировой рекорд для объектов такого рода.

В настоящий момент в ОАЭ электричество получают преимущественно с помощью сжигания природного газа (95 %). Среди возобновляемых источников подавляющее преимущество за солнечной генерацией. В 2021 году на долю солнечных ферм приходилось 2 705 из 2706 МВт мощности возобновляемых источников энергии в ОАЭ. Страна пытается уменьшить потребление ископаемого топлива и разнообразить использование возобновляемых источников.

Армия США шагнула к углеродной нейтральности — военные запустили первую плавучую солнечную ферму

Сообщается, что в одном из основных гарнизонов армии США — Форт-Брэгг (Fort Bragg) в Северной Каролине — торжественно введена в эксплуатацию первая армейская плавучая солнечная электростанция. Установка мощностью 1,1 МВт стала самым мощным объектом такого рода на юго-востоке США.

 Источник изображения: US Army

Источник изображения: US Army

Массив плавучих элементов появился в результате сотрудничества между военными гарнизона и компаниями Ameresco (занимается возобновляемыми источниками энергии) и Duke Energy (одна из энергетических компаний Северной Каролины). Ожидается, что массив фотоэлементов «поможет минимизировать перебои в подаче электроэнергии и повреждения системы во время переходных процессов» или, проще говоря, во время аварийных отключений в распределительной электросети. Для этого, в частности, в систему встроено решение для автоматического включения подачи энергии после срабатывания защитной автоматики (гроза, падение деревьев и тому подобное).

В целом в США плавучие солнечные электростанции внедряются медленнее станций с другими вариантами размещения — на полях, крышах и, в общем, на суше. В то же время в США хватает водных объектов достаточной площади для установки солнечных батарей. И если на озёрах, как в случае установки в Форт-Брэгг, это может отчасти навредить живности и растениям, то при установке батарей над мелиоративными водными каналами они ничему не помешают.

Установка солнечных ферм на водной глади имеет свои плюсы и минусы. Главный минус — она обходится дороже за счёт использования плотов и более глубокой изоляции от попадания влаги. Но в плавающих солнечных фермах есть и весомый плюс — пассивное охлаждение панелей за счёт более прохладной среды, что ведёт к лучшей работе панелей и к увеличению срока их работы.

Армия США, как и остальное американское общество, движется к углеродной нейтральности. Запуск первой плавучей солнечной электростанции — это один из многих шагов на этом пути. Для достижения поставленных целей, если верить источнику, военным необходимо развернуть в США ещё 14 999 подобных электростанций.

Экономический блок Европарламента выступил против временного признания атомной и газовой энергетики «зелёными»

Агентство ТАСС со ссылкой на пресс-службу Европарламента сообщило, что два ключевых парламентских комитета пытаются заблокировать временное признание Европейской комиссией атомной энергетики и природного газа чистыми источниками энергии. Этой зимой Европейская комиссия с трудом продавила решение временно считать атомную и газовую энергетику «зелёной» — на время перехода к 2050 году на возобновляемые источники. Но теперь снова что-то пошло не так.

 Источник: geralt/pixabay.com

Источник: geralt/pixabay.com

В Европе мощное «зелёное» лобби во главе с Германией, которая принципиально закрывает атомные электростанции и больше не желает делать ставку на природный газ. Вскоре после предложения ЕК временно признать мирный атом и природный газ «зелёными» появился проект резолюции отменить это признание. Вчера в поддержку этой «отменяющей» резолюции на совместном заседании проголосовали два комитета Европарламента: комитет по экономическим и финансовым вопросам и комитет по охране окружающей среды. Со вторым понятно, но сопротивление временным мерам со стороны экономического блока ЕП вызывает удивление.

Полным составом Европарламент будет голосовать по этой резолюции на сессии в июле в Страсбурге. Если инициативу одобрят, то она будет блокировать утверждённое ранее Европарламентом предложение Еврокомиссии считать атом и газ чистыми источниками энергии на время «зелёного перехода». Это означает, что инвестиции в связанные с этими источниками энергии проекты будут запрещены и они, как минимум, не будут развиваться. Нетрудно представить, что за этим последуют радикальные меры в сфере «зелёных преобразований», поскольку иных альтернатив фактически не остаётся.

По данным Еврокомиссии возобновляемые источники энергии в балансе энергопотребления ЕС в 2020 году составили 11,8 %, природный газ — 21,8 %, нефть и нефтепродукты — 35 %. Электричество в структуре энергопотребления в ЕС занимает 23,2 %, при этом в 2020 году примерно 30 % всего электричества в ЕС вырабатывалось на АЭС. Тем самым в ЕС в довольно короткие сроки необходимо найти замену до половины энергоносителей на «зелёные». Чем руководствуются финансовые чиновники ЕС, остаётся только догадываться.

В Китае построен наземный комплекс для испытания технологий передачи энергии из космоса на Землю

На территории Сидяньского университета в Сиане (Китай) на три года раньше запланированного срока принят в эксплуатацию наземный комплекс для испытания технологий передачи энергии из космоса на Землю. Стальная конструкция высотой 75 метров принята инспекцией и допущена к эксплуатации. Комплекс поможет в испытании целого спектра технологий, которые приблизят появление космической солнечной энергетики — чистой энергии из бесконечного источника.

 Источник изображения: Xidian University

Источник изображения: Xidian University

Построенная в университете конструкция будет собирать на своей верхушке солнечную энергию и без проводов с помощью антенны передавать её на землю на расстояние 55 м. В составе комплекса будут проходить проверку как технологии эффективного сбора солнечной энергии, так и технологии её преобразования в микроволновое излучение, средства передачи, приёма и обратного преобразования. Учёные изучат также вопросы оптимизации формы волны излучения и методы управления передачей.

 Multi-Rotary (MR SPS)

Multi-Rotary (MR SPS)

Университетская группа разрабатывает собственную концепцию выработки и передачи энергии из космоса с геостационарной орбиты на Землю — Orb-Shape Membrane Energy Gathering Array (SSPS OMEGA). Также в Китае прорабатывается другая концепция солнечной электростанции — Multi-Rotary (MR SPS) или многоповоротной станции, которая будет менять угол наклона солнечных панелей для оптимальной выработки энергии.

Наконец, национальное космическое агентство Китая — CNSA — ведёт другой проект по передаче энергии с орбиты на Землю, начать работы по которому в космосе они намерены в 2028 году. Как видим, в Китае решительно движутся к одной цели по нескольким направлениям, тогда как в других странах хорошо, если есть один подобный проект.

Lightyear готова запустить производство электромобиля с солнечными панелями, который может месяцами ездить без подзарядки

Слухи о дорогом и чрезвычайно экономичном электромобиле Lightyear 0 ходят уже не первый год, но только теперь состоялась глобальная премьера и разработчик заявил о готовности первой «солнечной» модели к производству. Компания уже задействовала в работе до 500 человек и заключила соглашения с более чем сотней поставщиков — машина уже готова к производству. В отличие от конкурентов новинка при некоторых условиях способна работать без внешней зарядки месяцами.

 Источник изображения: Lightyear

Источник изображения: Lightyear

Электромобиль представляет собой семейный седан с солнечными панелями общей площадью 5 м2, способными вырабатывать в день электричество, позволяющее проехать до 70 км. Четырёхдверный седан имеет запас хода по трассе в 560 км на скорости 110 км/ч, даже в условиях, когда солнечный свет отсутствует. В ходе WLTP-тестирования Lightyear 0 удалось проехать и вовсе 625 км, на 4 % больше, чем полноприводной Tesla Model 3 Long Range. При этом модель Lightyear имеет тяговые аккумуляторы на 60 кВт∙ч, а та же Tesla — на 82 кВт∙ч. По данным Lightyear, во многом машина обязана таким показателям низкому коэффициенту лобового сопротивления (0,19) — это самая аэродинамичная семейная машина из когда-либо построенных. Определённую роль играют и специально разработанные шины Bridgestone.

Известно, что новинка разгоняется до 100 км/ч за 10 секунд, максимальная скорость составляет 160 км/ч. Хотя в этом она уступает Tesla Model 3, зато гораздо быстрее заряжается. При этом, хотя даже в безоблачный день солнечные элементы не позволят зарядить аккумулятор полностью, их вклад достаточно велик — в течение летнего дня машина может получить достаточно солнечной энергии, чтобы проехать до 70 км. По данным компании, если водитель проезжает не более 50 км ежедневно, он способен ездить месяцами до тех пор, пока ему наконец понадобится зарядная станция.

Солнечные элементы способны добавлять запаса хода до 10 км ежечасно, зарядка от домашней электросети — 32 км за час, при использовании зарядной станции с возможностью быстрой зарядки — до 520 км за час.

Салон пятиместного автомобиля выполнен из искусственной кожи растительного происхождения, переработанных ПЭТ-бутылок и пальмовой древесины. При этом для машины из вторичного сырья модель будет стоить неприлично дорого — вряд ли такие цены поможет компенсировать экономия на электричестве. Всего будет выпущено 946 электромобилей, поставки начнутся в ноябре текущего года. Каждый обойдётся покупателям в $266 тыс. В случае успеха компания обещает представить версию с более доступной ценой $32 тыс., производство которой предполагается начать в 2025 году.

США выделят $8 млрд на создание центров выработки чистого водорода

В США продолжают финансировать программы новой энергетики, которые предусмотрены принятым в конце прошлого года Законом об инфраструктурных инвестициях. На этот раз Министерство энергетики сообщило о программе финансирования в размере $8 млрд на создание в стране как минимум четырёх центров по производству чистого водорода. Программа рассчитана на пять лет и призвана ускорить переход на использование водорода в качестве экологически чистого энергоносителя.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

В настоящий момент в США ежегодно производится около 10 млн т водорода. Для сравнения, ежегодно во всём мире производится 90 млн т этого газа. Впрочем, во всём мире и в США водород в основном вырабатывается «грязным» способом из природного газа (в процессе парового риформинга метана). Абсолютно чистый водород может быть получен в процессе электролиза воды с помощью возобновляемой энергии, но в качестве альтернативы также можно использовать электричество с атомных электростанций. Это всё равно чище, чем при обработке природного газа.

В рамках реализации «водородной» программы Министерства энергетики США за пять лет должно быть создано не менее четырёх крупных центров по выработке чистого водорода с использованием энергии солнца, ветра или из других возобновляемых источников. Эти центры — H2Hubs — должны будут на практике продемонстрировать производство, переработку, доставку, хранение и конечное использование чистого водорода. Также центры H2Hubs должны быть способны развиться в общенациональную сеть.

При выборе мест создания центров H2Hubs Министерство энергетики через межведомственное сотрудничество будет учитывать такие факторы, как экологическую справедливость, вовлечение местного населения и развитие рабочей силы. Ранее в рамках Закона об инфраструктурных инвестициях власти США выделили значительные средства на развитие новой ядерной энергетики, включая малые реакторы и переход к замкнутому циклу использования топлива, а также $3,5 млрд на создание в США национальных центров по удалению CO2 из атмосферы. Производство чистого водорода станет ещё одним шагом на пути к экологически чистой экономике в США и таких шагов ещё будет множество.

Китай ускорит программу по созданию на орбите солнечной электростанции для передачи энергии из космоса на Землю

По данным источников, в Китае ускорили реализацию амбициозной программы по созданию на орбите Земли солнечной электростанции для передачи энергии земным потребителям. Первая такая электростанция будет выведена в космос в 2028 году или на два года раньше первоначальных планов. На Землю со станции с помощью лазера или микроволнового излучения будет передаваться всего 10 кВт энергии, но она станет первой ласточкой для будущих масштабных проектов.

 Источник изображения: Dong Shiwei, National Key Laboratory of Science and Technology on Space Microwave, China Academy of Space Technology in Xian

Источник изображения: Dong Shiwei, National Key Laboratory of Science and Technology on Space Microwave, China Academy of Space Technology in Xian

Без малого год назад мы сообщали, что вблизи деревни Хэпин в районе Бишан (юго-запад Китая) на площади 2 га начали строить наземную станцию для испытаний технологий приёма энергии из космоса. Сначала эксперименты должны были провести с передачей энергии с воздушных шаров и дирижаблей с высот до 20 км и только затем перейти к созданию солнечной станции и передачи энергии из космоса. Запуск космической солнечной электростанции намечался на 2030 год. Новый план предусматривает ускорение выхода экспериментов с передачей «космической» энергии на орбиту на 2 года — на 2028 год.

Ведущие проект учёные предлагают в 2028 году вывести на высоту 400 км солнечную станцию с трансляцией на Землю до 10 кВт мощности. После проверки технологии в космосе в 2030 году на орбите может быть создан комплекс по добыче и отправке на Землю до 1 МВт мощности. Станция будет выведена на высоту 36 000 км на геостационарную орбиту. Следующим шагом станет 10-МВт станция и передатчик на той же геостационарной орбите. После всесторонней обкатки технологии к 2050 году Китай рассчитывает вывести на ГСО 2-ГВт электростанцию.

Каждый этап строительства подобного объекта будет сопряжён с множеством трудностей технического, экономического и политического характера. В космосе предстоит собирать конструкции площадью сотни и тысячи квадратных метров. Высокоэнергетические лучи со станций несут угрозу здоровью и жизни людей, а также земной флоре и фауне. Более того, направленные лучи могут стать оружием, хотя это вряд ли кого-то остановит, ведь подобные проекты есть у США, Великобритании и России.

США в целях нацбезопасности на два года убрали пошлины на солнечные панели из Юго-Восточной Азии

Как сообщает Associated Press, в понедельник президент Джо Байден распорядился принять чрезвычайные меры для увеличения поставок ключевых товаров американским производителям солнечной энергии. Прежде всего — это солнечные панели, которые массово завозятся из Китая и других стран Юго-Восточной Азии. Важнейшим пунктом списка чрезвычайных мер стало снятие пошлин на солнечные панели сроком на два года.

 Источник изображения: Panasonic

Источник изображения: Panasonic

Действующему президенту США Джозефу Байдену пришлось принять непростое решение. С одной стороны, США важно не допустить финансирования китайских производителей, особенно тех, кто, так или иначе, связан с властями Китая. С другой стороны, необходимо поддержать в США развитие сектора возобновляемой энергетики.

В настоящее время в США невыгодно выпускать солнечные панели. Например, японская Panasonic свернула соответствующий бизнес в 2020 году и она такая не одна. Местным тоже тяжело. Заградительные пошлины на солнечные панели из Китая и других стран Юго-Восточной Азии отчасти могли бы помочь стимулировать становление производства солнечных панелей в США, но удержать там стоимость панелей в разумных пределах было и остаётся почти нереально.

Весной этого года Министерство торговли США начало расследование в отношении поставщиков солнечных панелей из Таиланда, Вьетнама, Малайзии и Камбоджи. Появились подозрения, что эти страны под видом собственной продукции продают панели китайского производства. На китайские панели в США накладываются пошлины в размере до 200 %, а других панелей на рынке, вероятно либо нет, либо крайне мало. Тем самым проекты по развёртыванию солнечных электростанций в США попали под угрозу замораживания: из Китая панели получить нельзя, а соседние страны, возможно, занялись перепродажей этой продукции из Китая, с чем американские власти пытаются бороться.

Сложившуюся ситуацию администрация Байдена расценила как угрозу национальной безопасности. В понедельник Байден воспользовался редким инструментом — Законом об оборонном производстве. К этому Закону прибегают в критических ситуациях, чтобы преодолеть тот или иной кризис (ручное регулирование, преодоление бюрократических преград и другое). Недавно, к примеру, Байден воспользовался этим Законом для экстренного завоза в США молочных смесей детского питания, а ранней весной использовал этот инструмент для получения доступа к источникам лития.

Право использовать Закон об оборонном производстве президент США использовал для снятия пошлин на ввоз в США солнечных панелей из Таиланда, Вьетнама, Малайзии и Камбоджи. Это затормозит расследование Министерства торговли США или вовсе его остановит на этот срок. Фактически власти США решили закрыть глаза на возможный источник происхождения солнечных панелей — Китай — и дали возможность продолжить развивать в стране солнечную энергетику без резкого удара по карманам местных производителей и потребителей.

Интересно, что в Европе планируют пойти по другому пути. Одна из мер для развития солнечной энергетики в ЕС предполагает значительное увеличение пошлин на ввозимые солнечные панели, что может помочь в становлении местного производства этих компонентов.

Учёные создали солнечные элементы с рекордным КПД в 39,5 % — они многослойные и с «квантовыми ямами»

Исследователи Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии США (NREL) сообщили о создании инновационных солнечных элементов питания с рекордным КПД — почти 40 % при нормальном освещении. Для сравнения, КПД обычных фотоэлементов составляет от 15 до 30 %.

 Источник изображения: NREL

Источник изображения: NREL

Примечательно, что показатель 39,5 % достигнут при освещении, которое в целом эквивалентно естественному солнечному. Данное уточнение имеет значение, поскольку в ходе экспериментов учёным часто удаётся добиться КПД до 47 %, но только под «концентрированным» светом, что мало соответствует естественным земным условиям.

Добиться такого результата удалось благодаря особой конструкции элементов, известной, как инвертированное метаморфическое соединение (IMM). Оно предусматривает использование трёх слоёв солнечных ячеек, каждый из которых выполнен из материала другого типа. В частности, речь идёт о верхнем слое из фосфида индия-галлия, среднего из арсенида галлия и нижнего из арсенида индия-галлия. Каждый слой захватывает свет с разными длинами волн, что позволяет получать больше энергии, используя значительную часть солнечного спектра.

Помимо этого панели используют так называемые «квантовые ямы», ограничивающие движение электронов не тремя, а двумя измерениями. Утверждается, что слой с такими ямами также позволяет захватывать больше света и ведёт к большей энергоотдаче.

Прежний рекорд КПД для солнечных панелей поставила та же команда, добившись в 2020 году показателя 39,2 % — речь идёт о борьбе за каждую долю процента. Уже проводилось тестирование, демонстрирующее поведение новых элементов в условиях космоса. В этом случае КПД составлял 34,2 %.

Научный прорыв может быть крайне важен для технологий солнечных элементов питания. Тем не менее разработчики подчёркивают, что производство этого типа ячеек довольно дорого и о массовом выпуске речь пока не идёт, до этого предстоит ещё немало работы над снижением себестоимости элементов.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥