Iako povezujemo ideju hvatanja i iskorištavanja sunčeve energije sa solarnim panelima, čovječanstvo eksploatiše ovaj izvor energije od pre hiljadama godina da zapale, zagreju svoje domove, dobiju toplu vodu i kuvaju. Vjetar se također koristio vekovima, evoluirajući od vetrenjača koje je Servantes prikazao u Don Kihotu do današnjih vetroturbina.
Tehnološki napredak omogućio je postojanje energije iz sunca, vjetra i drugih izvora sve efikasniji i lakši za upotrebu. Međutim, ima još mnogo toga da se uradi prije nego što možemo potpuno napustiti fosilna goriva i oslanjati se samo na njih alternativne energije. Širom svijeta grupe istraživača i inženjera rade na poboljšanju efikasnosti obnovljive energije. Zatim ćemo istražiti neke od tehnologija koje najviše obećavaju.
1. Perovskiti: budućnost solarne energije
Tradicionalne solarne ćelije su napravljene od silicijuma, materijala koji ima nekoliko ograničenja: krut je, težak i njegovu efikasnost je teško poboljšati. U ovom kontekstu, perovskiti su se pojavile kao obećavajuća alternativa. Ovi materijali, sastavljeni od organskih i neorganskih molekula, imaju kristalnu strukturu koja omogućava veću efikasnost i niže troškove proizvodnje.
Perovskiti se lako proizvode i mogu se nanositi u obliku tanki filmovi, omogućavajući solarnim ćelijama da budu lakše i fleksibilnije. To otvara mogućnost njihove integracije u različite površine, kao što su krovovi ili vozila.
Međutim, i perovskiti predstavljaju izazove. Njihova izdržljivost je otvoreno pitanje, jer imaju tendenciju brzo degradiraju kada su izloženi uslovima okoline. Uprkos ovim problemima, istraživanja ove tehnologije brzo napreduju, a očekuje se da će u narednim godinama perovskitne ćelije postati komercijalno održiva opcija.
2. Fotonaponsko mastilo: revolucioniranje proizvodnje solarnih panela
Jedan od glavnih napredaka u poboljšanju proizvodnje perovskitnih ćelija je razvoj fotonaponska tinta. Ova nova metoda omogućava taloženje perovskita na brži i jeftiniji način, što bi olakšalo masovnu proizvodnju solarnih panela.
Ključ ove inovacije je mješavina koja formira kristale na nižim temperaturama. Koristeći a negativan rastvarač, naučnici su učinili da se kristali formiraju brže i ujednačenije, što bi omogućilo proizvodnju solarnih panela na proizvodnim linijama visokih performansi.
Rani testovi pokazuju da bi ovi paneli mogli postići efikasnost od oko 20%, a očekuje se da će daljnja istraživanja riješiti probleme stabilnosti i trajnosti.
3. Vjetroturbine sa dvostrukim rotorom: veća efikasnost za proizvodnju energije
U oblasti energije vjetra, jedna od najperspektivnijih inovacija su vetroturbina sa dvostrukim rotorom. Razvijenu od strane inženjera u energetskom centru Ajove, ova tehnologija nastoji da poboljša efikasnost vetroturbina dodavanjem drugog, manjeg seta lopatica.
Problem sa tradicionalnim turbinama je taj što osnova tornja i lopatice stvaraju otpor vjetra, što smanjuje količinu energije koja se može dobiti od vjetra. Dodavanjem drugog rotora, dio ove izgubljene energije može se povratiti, što povećava proizvodnju energije do 18% prema studijama.
Sada je izazov optimizirati dizajn kako bi se odredila najbolja lokacija drugog rotora i da li treba da se rotira u istom smjeru kao i glavni ili u suprotnom smjeru. Simulacije u aerotunelu i testiranje u stvarnom svijetu ohrabruju.
4. Plutajući solarni paneli: rješenje za nedostatak prostora
Korištenje vodnih tijela za postavljanje solarnih panela je tehnologija u procvatu. Od 2011. godine francuska kompanija Ciel&Tierre razvija tzv plutajući solarni paneli, koji se mogu nalaziti u jezerima, rezervoarima i drugim vodnim tijelima.
Ovi sistemi ne samo da koriste prednost inače neiskorištenog prostora, već i poboljšati efikasnost panela sprečavajući njihovo pregrijavanje, jer voda djeluje kao prirodno rashladno sredstvo. Prema studijama, plutajući solarni paneli mogu proizvesti do 20% više energije od onih instaliranih na kopnu.
U zemljama poput Japana i Kine postavljene su velike plutajuće solarne elektrane. U Kini, na primjer, postoji najveći plutajući solarni park na svijetu, koji može opskrbiti strujom više od 15.000 domova.
Pored energetskih prednosti, ovi sistemi smanjuju isparavanje vode i pomažu u sprečavanju rasta algi, što ih čini dvostruko održivim rješenjem.
5. Solarni crijep: obnovljiva energija u svakoj kući
Još jedan zanimljiv napredak u korištenju solarne energije je solarne pločice. Ove fotonaponske pločice su dizajnirane da budu estetska i funkcionalna alternativa konvencionalnim solarnim panelima. Za razliku od tradicionalnih panela, solarne pločice su integrirane direktno u krov i ispunjavaju dvostruku funkciju: štite dom od vremenskih nepogoda i proizvodnja električne energije.
Obično izrađene od keramike, ove pločice sadrže solarne ćelije koje upijaju sunčevu svjetlost i pretvaraju je u energiju. Sistem se povezuje na inverter koji pretvara jednosmernu struju koju generišu pločice u naizmeničnu struju za kućnu upotrebu.
Ove pločice su posebno popularne u stambenim sredinama gdje je cilj održati estetiku arhitektonskog kompleksa, a imaju potencijal da postanu standardni element u konstrukcijama budućnosti.
Sa povećanom efikasnošću i nižim troškovima ugradnje, solarna šindra sve više raste i mogla bi biti održiva opcija za mnoge ljude u narednim godinama.
Obnovljiva energija napreduje skokovima i granicama zahvaljujući kombinaciji novih materijala i tehnologija. Iako još uvijek postoje izazovi i u pogledu efikasnosti i troškova, sve više projekata pokazuje da budućnost energije leži u čistim i održivim izvorima. Svaki napredak o kojem se govori u ovom članku, od perovskita do plutajućih solarnih panela, približava nas svijetu u kojem je obnovljiva energija norma.