Iako ideju hvatanja i iskorištavanja sunčeve energije povezujemo sa solarnim pločama, čovječanstvo eksploatira ovaj izvor energije od pre hiljade godina da osvetlite i zagrejete svoj dom, uzmite toplu vodu i kuhajte. Što se tiče vjetra, sadašnji mlinovi evolucija su već prikazanih u Don Quijote Cervantesu.
Tehnološki napredak pretvorio je energiju sunca i vjetra, između ostalog, u nešto sve efikasniji i lak za upotrebu, ali još je dug put prije nego što trajno možemo zaboraviti na fosilna goriva i koristiti ih samo alternativne energije. Stotine grupa istraživača i inženjera širom svijeta rade na poboljšanju efikasnosti ovih energija, a ovo su neke od njihovih inovativnih ideja posljednjih godina, naglašavajući važan napredak u obnovljivim izvorima energije kao što su solarna energija, vjetar i hidroelektrična energija.
1. Perovskiti: Budućnost solarne energije
Postojeće solarne ćelije na bazi silicijuma pate od nekih ograničenja. Silicijum, iako dostupan u prirodi, predstavlja komplikacije u svom najčistijem obliku, što rezultira krutim i relativno teškim panelima sa efikasnošću koju je bilo teško povećati. Ovo je mjesto gdje je perovskiti.
Perovskiti predstavljaju a široka kategorija materijala koji nude moguće rješenje za ova ograničenja. Budući da se sastoje od organskih molekula formiranih vezama ugljika i vodika s metalima kao što je olovo, i halogenom kao što je hlor, oni formiraju laganu i prilagodljivu kristalnu strukturu.
Jer jesu jeftino za proizvodnju i nude značajno poboljšanje energetske efikasnosti, perovskiti su stvorili značajan optimizam. Nadalje, ovi materijali se mogu primijeniti u fleksibilnim i laganim formatima, što bi omogućilo stvaranje solarnih panela prilagodljivih bilo kojoj površini bez ograničenja tradicionalnih materijala.
Međutim, oni predstavljaju dva značajna problema: poteškoća u masovnoj proizvodnji I to nestabilnost izloženosti okolini, što ograničava njegovu dugoročnu trajnost. Unatoč tome, mnogi istraživački timovi neumorno rade na poboljšanju ovih aspekata, a neki eksperimentalni napredak je pokazao da perovskiti mogu bolje odoleti u vanjskim uvjetima.
2. Napredak u fotonaponskoj tinti
Za prevazilaženje poteškoća masovne proizvodnje perovskita, tim iz Nacionalna laboratorija za obnovljivu energiju Sjedinjenih Država je razvio obećavajuće rješenje stvaranjem a fotonaponska tinta. Ova tehnika omogućava da se perovskiti nanesu direktno na različite površine, uveliko pojednostavljujući proces proizvodnje.
Zahvaljujući ovoj vrsti inovacije, solarne ćelije iz perovskita mogle bi se masovno proizvoditi, smanjujući troškove i poboljšavajući skalabilnost. Kreiranje ovog mastila počelo je jednostavnim perovskitom sastavljenim od joda, olova i metilamonijuma, a sprovedeno je nekoliko testova dodavanjem jedinjenja kao što je hlor da bi se olakšala kristalizacija bez potrebe za visokim temperaturama.
Ova tehnologija obećava revoluciju u fotonaponskoj industriji, čineći solarne panele pristupačnijim i omogućavajući njihovu instalaciju na širok spektar struktura, od krovova do zidova ili čak prozora.
3. Dvostruki rotor u vjetroturbinama
Energija vjetra je značajno napredovala posljednjih decenija, ali stalno ograničenje je neefikasnost turbina zbog gubitka energije u bazi generatora. Prema istraživačima Anupam Sharma y Hui Hu Prema energetskom centru Ajove, to je zato što velike zaobljene strukture na bazi turbina ometaju vetar, smanjujući efikasnost za oko 8% do 40%, u zavisnosti od uslova.
Rješenje koje su predložili Sharma i Hu je dodajte drugi rotor manji na zadnjoj strani generatora. Simulacije i ispitivanja u aerotunelu su pokazala da dodatni rotor može povećati efikasnost 18%.
Ovo predstavlja značajan napredak u tehnologiji proizvodnje vjetra, omogućavajući budućim instalacijama da budu kompaktnije i efikasnije. Istraživači nastavljaju da testiraju različite konfiguracije kako bi odredili najbolji položaj drugog rotora i kako maksimizirati žetvu energije bez prevelikog povećanja troškova proizvodnje.
4. Plutajući solarni paneli
Francuska kompanija Ciel & Terre je od 2011. godine razvio inovativni sistem tzv Hydrelio plutajući PV, koji omogućava postavljanje solarnih panela na velika vodena tijela, kao što su rezervoari i jezera. Ova tehnologija obećava pretvaranje normalno neiskorištenih područja u značajne izvore proizvodnje energije.
Ova vrsta plutajućeg solarnog panela idealna je za regije s ograničenim zemljištem ili industrijama koje zahtijevaju velike količine vode, pretvarajući ove površine u potencijalne generatore električne energije bez ugrožavanja industrijskih ili poljoprivrednih potreba. Osim toga, plutajući solarni paneli mogu smanjiti isparavanje vode u vrućim klimama, što je još jedna prednost.
Plutajući solarni paneli se lako sklapaju i rastavljaju, skalabilni su i ne zahtijevaju tešku opremu. Trenutno su prve instalacije izvedene u zemljama kao npr Ujedinjeno Kraljevstvo y Japan, a očekuje se da će tehnologija nastaviti da se širi u narednim godinama.
5. Veštačka inteligencija (AI) primenjena na obnovljive izvore energije
La veštačka inteligencija Takođe igra ključnu ulogu u razvoju obnovljive energije. Primijenjen na upravljanje i optimizaciju električnih mreža zasnovanih na obnovljivim izvorima, AI može predvidjeti obrasce potrošnje, prilagođavajući proizvodnju energije kako bi se izbjegli gubici. Pametne mreže zasnovane na veštačkoj inteligenciji omogućavaju efikasniju integraciju varijabilnih obnovljivih izvora energije, poput sunca i vetra, i poboljšavaju stabilnost globalnog snabdevanja energijom.
Ovome se dodaje i upotreba algoritmi mašinskog učenja za predviđanje proizvodnje energije na osnovu vremenskih i drugih faktora okoline, optimizirajući performanse svake instalacije i smanjujući uticaj fluktuacija.
6. Rast i izgledi solarne energije u 2023
U prošloj godini, Fotonaponska solarna energija širom svijeta dostigla nove prekretnice. Prema podacima Međunarodne agencije za energiju (IEA), očekuje se da će se kapacitet proizvodnje solarne energije povećati za više od 500 GW. Ovaj rast bez presedana potaknut je kombinacijom tehnološkog napretka i pada troškova proizvodnje.
U zemljama poput Španije, 2023. je također bila historijska rekordna godina u pogledu instalirane snage fotonaponske solarne energije, postižući povećanje od 28% u odnosu na prethodnu godinu. Ovo povećanje odražava posvećenost mnogih zemalja borbi protiv klimatskih promjena i smanjenju emisija stakleničkih plinova.
Solarni paneli postaju sve više integrisani u urbana okruženja, sa inovacijama kao što su solarni prozori y fotonaponskih građevinskih materijala koji omogućavaju zgradama da proizvode sopstvenu električnu energiju. Ovaj arhitektonski pristup je stekao popularnost u poslovnim i stambenim zgradama, smanjujući ovisnost o električnoj mreži.
El skladištenje energije Takođe je postigao značajan napredak, sa efikasnijim sistemima baterija koji omogućavaju stabilnije korišćenje solarne energije. To je solarnu energiju učinilo pouzdanijom, čak i u nedostatku direktne sunčeve svjetlosti.
Prelazak na obnovljivu energiju prisutniji je nego ikad, s novim tehnologijama kao što su perovskiti, umjetna inteligencija i plutajući solarni paneli, koji obećavaju revoluciju u načinu na koji proizvodimo i trošimo električnu energiju. Ovaj napredak ne samo da nas približava održivijoj budućnosti, već predstavlja važan korak za ublažavanje efekata klimatskih promjena i garantuje čistiju energetsku matricu.