Зеленая энергия лет пять назад вызывала лишь скепсис и надежды мечтателей. Сегодня же это мощная индустрия, готовая в не сильно отдаленном будущем побороться с тепловыми станциями на традиционном топливе за место под солнцем — как в переносном, так и в буквальном смыслах.
Два новых прорыва в солнечной энергетике Последние два дня были ознаменованы двумя настоящими прорывами в солнечной энергетике — это увеличение эффективности конвертации солнечной энергии в электрическую, а также — увеличение эффективности и кардинальное удешевление конвертации солнечной энергии в чистое водородное топливо.
Во-первых… … радостная новость с полей фотовольтаики подоспела из Австралии — ученые из тамошнего Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) успешно собрали и апробировали фотоэлементы способные конвертировать более 40 процентов солнечного света в электричество. Исследователи отметились официально рекордным коэффициентом эффективности и продемонстрировали прототип как в Сиднее, так и в Американской лаборатории возобновляемой энергетики (NREL).
Два новых прорыва в солнечной энергетике «Перед нами солнечная панель самой высокой в мире эффективности», — заявил профессор UNSW с подходящей фамилией — Мартин Грин.
Рекордных показателей удалось достичь благодаря комбинации существующих технологий и подходов. Создатели новой панели использовали для генерации энергии гелиостат, фокусирующий солнечные «зайчики» на вышке, на которой установили фотоэлемент. Интересно, что гелиостат предоставила австралийская энергетическая компания RayGen Resources, тогда как фотоэлемент по заказу австралийцев произвела дочерняя компания Boeing —Spectrolab.
Главным секретом достижения стала фильтрация ненужных световых волн специально спроектированным оптическим фильтром с узкой полосой пропускания. В работе такой панели ненужный участок спектра солнечного света (помимо всего прочего, вызывающий лишний нагрев) отражается, тогда как остальной диапазон успешно преобразуется в чистое электричество.
Два новых прорыва в солнечной энергетике Таким образом убивается сразу несколько зайцев. И главный из них — это дороговизна. При использовании гелиостата не приходится тратиться на несколько солнечных панелей — достаточно применять одну, фокусируя на ней свет дешевыми зеркалами.
В качестве фотоэлемента же используется обычная серийно выпускаемая панель — просто ее применяют нетрадиционным образом, о котором ранее никто не задумывался.
Уэльский университет в Австралии не в первый раз поставляет миру передовые технологии солнечной энергетики. Ученые из данного вуза вот уже сорок лет стабильно ставят рекорды и разрабатывают все новые системы. Прошлый значимый рекорд — достижение коэффициента в 20% — был поставлен тем же заведением аж в 1989 году.
Вторая… … новость последовала из немного другой прикладной области фотовольтаики. Как известно, солнечный свет можно использовать не только для прямой и непосредственной генерации электроэнергии, запасаемой в аккумуляторах или подаваемой в электрическую сеть.
Два новых прорыва в солнечной энергетике Его можно конвертировать в горючее топливо, хранимое сколько угодно и сжигаемое по мере необходимости. Достаточно лишь подключить солнечную батарею к двум электродам, опущенным в воду, которая в процессе электролиза начнет разделяться на составляющие компоненты — водород и кислород. Водород можно улавливать и хранить в герметичных емкостях, используя, например, затем в экологически чистом транспорте.
Но в данном способе есть одна неразрешенная до сих пор проблема — это материалы, из которых сделаны электроды. Из-за высокой химической активности процесса требуются редкие и дорогостоящие металлы.
Видимо, эту проблему и взялись решать ученые из швейцарского политехнического университета Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL). Сегодня они сообщили, что удалось создать электролизер, использующий дешевые материалы для конвертации солнечной энергии в водород.
Вдобавок к никелю и железу ученые использовали другой распространенный и недорогой металл — перовскит, из которого изготовили солнечные поглотители. Перовскит уже довольно длительное время вызывает живой интерес в солнечной энергетике — его стремятся использовать как в самих солнечных панелях, так в электролитических процессах.
Команда ученых из EPFL, под предводительством Джингшан Луо, достигла коэффициента конверсии 12,3%. Тогда как обычный показатель для подобного «преобразования» не превышает 10%. Хотя в 1998 году был поставлен близкий рекорд эффективности — 12,4%, но с той лишь оговоркой, что использовались очень дорогие материалы типа платины, делавшие невозможным масштабирование метода до промышленных масштабов.
«Наши электроды работают так же хорошо, как электроды в дорогих платиновых электролизерах», Говорит Луо. Еще одно преимущество использования перовскита в солнечных панелях — это повышенное напряжение генерируемого тока. Фотоэлементы с применением перовскита выдают напряжение в 1 вольт, тогда как кремниевые аналоги — 0,7 Вольта. А это означает применение в установках только двух панелей вместо трех кремниевых. Раньше этого достичь было невозможно.
Есть, к сожалению, и еще неразрешенные проблемы. Дело в том, что перовскитовые фотопанели (из-за нестабильности материала) подвержены ускоренной деградации — со временем они снижают свою эффективность и выходят из строя. Причины нестабильности еще предстоит выяснить, но будем надеяться, что исследователи найдут простое решение и пуще прежнего увеличат эффективность.
