Сонячна енергетика розвиватиметься завдяки тандемним, двостороннім та інтелектуальним фотоелементам, а також новим акумуляторам, здатним зберігати чисту енергію Сонця.

Ефективність сонячних панелей значно зросла останні 20-30 років. Раніше їх ККД становив близько 10%, тобто вони могли перетворювати на придатну для використання електрику лише близько десятої частини сонячного світла, що вловлюється. Однак цей показник значно зріс завдяки постійним дослідженням, розробкам та інноваціям. Сьогодні технологія досягла такого рівня, що ефективність перетворення світла перевищує 20% чи навіть 25%. Це означає, що фотоелектричні системи можуть перетворювати майже чверть сонячного світла в чисту відновлювану енергію. Про те, як ця галузь розвиватиметься у 2025 році, розповість Фокус.

Підвищена ефективність робить сонячну енергію більш життєздатним та привабливим варіантом для домовласників, підприємств та цілих міст, а також скорочує простір, необхідний для розміщення сонячних електростанцій (СЕС), що дозволяє виробляти більше електроенергії з тієї самої кількості сонячного світла. Ця підвищена ефективність знизила вартість зеленої енергії, зробивши її доступнішою для широкої аудиторії та сприяючи повсюдному впровадженню в усьому світі.

Досягнення у сфері перовскітних сонячних елементів

Оскільки вартість сонячних панелей значно знизилася останні кілька десятиліть, пошук способів подальшого зниження витрат за виробництво стає дедалі складнішим завданням. Однак доступність модулів має вирішальне значення для їхнього широкого впровадження. Сьогодні майже всі панелі виготовляються із кремнію. Таким чином, перовскітні сонячні елементи стали багатообіцяючою новою технологією через низьку собівартість виробництва та високу ефективність, пише greenlancer.com.

Перовскіти – це напівпровідниковий матеріал, відомий своєю кристалічною структурою, що нагадує мінерали перовскіту. Перовскітні напівпровідники можуть ефективно перетворювати сонячне світло на електрику завдяки своїй здатності поглинати широкий діапазон довжин хвиль, включаючи видимий та ближній інфрачервоний спектри. Його недорогий та відносно простий виробничий процес здатний змінити правила гри на ринку зеленої енергетики.

Перовскітно-кремнієві тандемні сонячні елементи – особливий тип варіації перовскіту, що поєднує кристалічний кремній із шаром перовскіту. У цій конструкції кристалічна кремнієва підкладка ефективно захоплює довгі хвилі, у той час як перовскіти чудово справляються з використанням коротких хвиль. Тандемна архітектура перовскітних осередків демонструє широку заборонену зону, що забезпечує високі експлуатаційні характеристики.

Китайська фірма LONGi продемонструвала рекордну енергоефективність тандемних сонячних елементів – 26,81%. Вчені з Університету Колорадо в Боулдері (США) представили новий метод виробництва перовскітних осередків, що може відіграти вирішальну роль у розвитку технології загалом.

Незважаючи на потенційні переваги технології перовскітних сонячних панелей, необхідно вирішити деякі проблеми для комерційного використання. Дослідники та вчені активно працюють над підвищенням стабільності та масштабованості цих осередків. Після вирішення цих проблем перовскітні фотоелементи зможуть стати переломним моментом у галузі відновлюваної енергетики, пропонуючи економічно ефективну та дієву альтернативу традиційним панелям на основі кремнію.

Технологія двосторонніх сонячних панелей

Двосторонні сонячні панелі забезпечують перевагу у виробництві сонячної енергії, вловлюючи сонячне світло як з переднього, так і з заднього боку модуля. Ця інноваційна конструкція дозволяє використовувати відбите сонячне світло з різних поверхонь, таких як земля, вода або прилеглі споруди, що призводить до збільшення вироблення електроенергії. Нещодавні досягнення сприяли зростанню частки таких батарей на ринку відновлюваної енергії, пише Interesting Engineering.

Універсальність та ефективність технології двосторонніх сонячних панелей роблять їх цінними в різних сферах застосування: від комерційних фотоелектричних установок до масштабних ферм, зрештою підвищуючи економічну життєздатність сонячної енергії. Цікаво, що дослідники з Національної лабораторії відновлюваної енергії (NREL) в даний час вивчають розробку двосторонніх перовскітних сонячних елементів, що ще більше збільшує потенціал цієї передової технології наступного покоління.

Переваги двосторонніх сонячних панелей

• Високе вироблення енергії: двосторонні панелі захоплюють сонячне світло з обох боків за допомогою, що призводить до збільшення виробітку енергії в порівнянні з традиційними фотоелементами.
• Міцність та довговічність: двосторонні панелі створені для того, щоб витримувати суворі умови довкілля, і багато моделей були найкращими в рейтингу надійності фотоелектричних модулів PVEL 2024 року.
• Найкраща продуктивність у розсіяному світлі: такі панелі можуть генерувати енергію з розсіяного або відбитого світла, що робить їх придатними для районів із хмарністю або слабким освітленням.
• Збільшена вироблення енергії в деяких середовищах: батареї працюють виключно добре у певних середовищах, таких як засніжені регіони або області з поверхнями, що високо відбивають.
• Універсальність застосування: двосторонні панелі можна використовувати в різних областях, включаючи дахи, навіси для автомобілів та плавучі сонячні ферми.

Недоліки двосторонніх сонячних панелей

• Висока вартість: двосторонні панелі, як правило, дорожчі за традиційні.
• Спеціалізований монтаж: таким панелям потрібна інша система монтажу, яка дозволяє світлу досягати обох сторін, що може збільшити складність та вартість встановлення.
• Естетична непривабливість: технологія може не сподобатися деяким домовласникам або власникам комерційної нерухомості.
• Накопичення пилу та бруду: оскільки задня сторона двосторонніх панелей відкрита, пил і бруд, швидше за все, будуть накопичуватися там, вимагаючи більш частого очищення та обслуговування.
• Ефекти затінення: батареї затінюються через свою двосторонню конструкцію.Правильне встановлення та відстань мають вирішальне значення для мінімізації цього ефекту.

Гнучкі та легкі фотоелементи

Постійний прогрес у галузі матеріалів та технологій виробництва проклав шлях до появи гнучких, тонких та легких сонячних панелей, відкриваючи безліч можливостей для їх застосування у різних умовах: від живлення портативних пристроїв до безшовної установки на вигнуті поверхні.

Дослідники з Массачусетського технологічного інституту розробили надлегкі тканинні сонячні елементи, тонші за людську волосину, які можна легко прикріпити до будь-якої поверхні, створюючи матеріал, схожий на листи, повідомляє SciTechDaily. Вагами в одну соту частину традиційних сонячних панелей, ці фотоелементи виробляють у 18 разів більше енергії на кілограм і знаходяться на передньому краї новітніх розробок в галузі технологій сонячних панелей.

Розробка гнучких та легких сонячних технологій перетворила використання відновлюваної енергії та зробила революцію у її інтеграції у повсякденне життя. Їх можна легко транспортувати та розгортати. Це значна перевага для інсталяції у віддалених та складних умовах, де джерела енергії обмежені або відсутні. Завдяки своїй універсальності та адаптивності ці сонячні панелі стали переломним моментом у розширенні охоплення та доступності сталої генерації електроенергії.

Оптимізація відновлюваної енергії

Вчені працюють над створенням передових технологій, таких як літій-іонні та проточні акумулятори, спеціально для зберігання сонячної енергії.Ці акумулятори забезпечують більш високу щільність енергії, більш тривалий термін служби та покращені можливості заряджання та розряджання, що дозволяє ефективно використовувати накопичену енергію Сонця.

Очікується, що досягнення у системах керування батареями (BMS) відіграють значну роль у майбутньому сонячних панелей, забезпечуючи кращий контроль та оптимізацію зберігання енергії, йдеться у матеріалі Еlectropages. Ці системи дозволять користувачам максимально використовувати накопичену зелену енергію, що зрештою призведе до економії коштів та підвищення енергоефективності.

На додаток до нових досягнень у галузі сонячних технологій, інтеграція фотоелементів та систем зберігання енергії, як очікується, виграє від покращення державної політики та правил. Уряди та комунальні служби в усьому світі визнають цінність та потенціал зберігання енергії у підтримці інтеграції відновлюваної енергії та стабільності мережі. Тому в майбутньому з'явиться більше програм підтримки для розгортання систем "сонячної енергії плюс зберігання", що сприятиме широкому впровадженню в індустрію чистої енергії.

Прозора технологія для сонячних панелей

Поява прозорих сонячних панелей є значним прогресом, дозволяючи вікнам і фасадам будівель генерувати електроенергію, зберігаючи світлопропускання і видимість, пише The Brighter Side of News. Ці інноваційні пристрої використовують найновішу технологію, яка полегшує їхню безшовну інтеграцію в архітектурні елементи, такі як вікна та екстер'єри будівель.Використовуючи PV-скло, що зберігає прозорість, ці батареї виконують подвійну роль – покращують візуальну привабливість конструкцій та одночасно виробляють відновлювану енергію.

Інтеграція прозорих сонячних панелей є унікальним рішенням, яке гармонізує функціональність з естетикою. Уловлюючи сонячну енергію, не перешкоджаючи природному освітленню або не загороджуючи вигляд, ці пристрої дозволяють будинкам як генерувати енергію, так і бути візуально привабливими. Незалежно від того, чи використовуються вони в сучасних хмарочосах або житлових будинках, прозорі сонячні панелі уособлюють поєднання форми і функціональності, прокладаючи шлях до більш екологічного і стійкого майбутнього.

"Інтелектуальні" сонячні батареї

Зростаюча інтеграція інтелектуальних технологій сонячних панелей, включаючи датчики та можливості Інтернету речей, розвиває сонячну промисловість. Ця інтеграція забезпечує чудовий моніторинг, обслуговування та оптимізацію продуктивності фотоелементів, що призводить до підвищення ефективності та результативності.

Впровадження інтелектуальних технологій значно збільшує ефективність та термін служби СЕС. Це також сприяє більш активному та гнучкому методу генерації сонячної електроенергії, закладаючи основу для енергетичної інфраструктури з покращеною продуктивністю та стійкістю.

Використовуючи аналітику даних та автоматизацію, інтелектуальні пристрої можуть регулювати свою орієнтацію, відстежувати сонячне світло та вирішувати проблеми виробництва сонячної енергії проактивно, забезпечуючи максимальне вироблення електроенергії та надійність сонячної фотоелектричної системи.Завдяки постійному розвитку технологій, впровадження інтелектуальних сонячних панелей має величезний потенціал для стимулювання широкого впровадження відновлюваних джерел енергії та прискорення використання сонячної фотоелектричної технології, впевнені автори greenlancer.com.

Як блокчейн використовується у сонячній енергетиці

Технологія блокчейн – це розподілена система цифрового реєстру, що забезпечує безпечну, прозору та децентралізовану торгівлю енергією у сонячній промисловості за допомогою віртуальних електростанцій (VPP). Вона дозволяє здійснювати однорангову торгівлю енергією між споживачами, виробниками та операторами систем без посередників, сприяючи більш ефективним та надійним енергетичним транзакціям.

Блокчейн може підвищити прозорість та простежуваність транзакцій у галузі сонячної енергії, сприяти використанню відновлюваних джерел та забезпечити інтеграцію розподілених енергетичних ресурсів. Він також може спростити створення мікромереж, покращити експлуатацію та обслуговування, а також знизити транзакційні витрати, вважають автори YouTube-каналу HERO Energy & Engineering.

Розкриття потенціалу нових технологій

У міру розвитку технології сонячних фотоелектричних модулів можливості поновлюваної енергії стрімко зростають. Завдяки підвищенню ефективності, інтеграції інтелектуальних технологій та досягненням у галузі матеріалів та дизайну сонячна енергія стає все більш доступним та універсальним джерелом енергії.

Останні досягнення в галузі технологій сонячних панелей змінюють уявлення про енергію та її роль у сучасному житті, позиціонуючи сонячну енергію як невід'ємну частину майбутнього стійкої енергетики. та економіки.

• Читайте нас у:
• Читайте у Telegram
• Читайте у Facebook
• Читайте у Twitter
• Читайте у Google news
• Читайте у Viber

• Теги:
• сонячні електростанції
• сонячна енергія
• нові технології
• сонячні батареї
• сонячні панелі
• сонячна енергетика

• Поділитися:
• відправити до Telegram
• поділитися у Facebook
• твітнути
• відправити до Viber
• відправити до Whatsapp
• відправити до Messenger

У 2024 році сонячна енергетика обіцяє стати однією з найдинамічніших галузей. З кожним роком технології вдосконалюються, а увага до екологічно чистих джерел енергії зростає.

1. Технологічні інновації

Однією з головних рушійних сил індустрії стане розвиток нових технологій. Зокрема, продовжать розвиватися і впроваджуватися у виробництво перовскітні сонячні елементи, які володіють високим ККД і можуть значно знизити вартість сонячних панелей. сторін, що підвищує їх ефективність на 10-20%.

2. Енергетичні сховища

Зі зростанням популярності відновлюваних джерел енергії зростає потреба у ефективних системах зберігання енергії. У 2024 році очікуються значні досягнення у цій галузі, особливо у розробці нових типів акумуляторів та інтегрованих рішень для зберігання енергії. Ці системи допоможуть згладити коливання вироблення енергії та забезпечити стабільне електропостачання у будь-яких умовах.

3. Децентралізоване енергопостачання

Ще однією важливою тенденцією стане децентралізація виробництва енергії. Розвиток технологій мікромереж та платформ для торгівлі енергією дозволить окремим домогосподарствам та спільнотам самостійно виробляти, накопичувати та продавати енергію. Це не лише підвищить енергетичну незалежність, а й зменшить навантаження на центральні електромережі.

4. Підтримка з боку держави

Державні програми та стимули продовжують відігравати ключову роль у розвитку сонячної енергетики. У 2024 році багато країн планують збільшити підтримку екологічно чистих технологій через податкові пільги, субсидії та спеціальні тарифи. Це приверне нові інвестиції в сонячну енергетику та прискорить перехід до сталого енергетичного майбутнього.

5. Штучний інтелект у керуванні сонячними системами

Штучний інтелект (ІІ) поступово стає невід'ємною частиною управління сонячними енергетичними системами. У 2024 році очікується широке застосування ІІ для оптимізації розташування панелей, прогнозування вироблення енергії та підвищення загальної ефективності систем. Впровадження ІІ дозволить значно покращити продуктивність сонячних електростанцій та знизити експлуатаційні витрати.

Ці тенденції показують, що майбутнє сонячної енергетики виглядає світлим та перспективним. Завдяки розвитку нових технологій та підтримці з боку держави, сонячна енергетика продовжить завойовувати нові ринки та ставати ключовим елементом сталого енергетичного майбутнього.

Джерело: Nexamp Blog

Використання енергії сонця приділяється все більше уваги на планеті. Багато країн, як США, заохочують її застосування у промислових масштабах, а й у приватному секторі. Основним елементом, що дозволяє отримувати електроенергію від сонця, є певні панелі, які складаються із спеціально розроблених для цього фотоелементів. Саме сонячним батареям присвячена ця стаття. У ній ми розглянемо: як вони влаштовані, навіщо потрібні, скільки енергії можна отримати завдяки їм і чи можливо зробити їх власними руками.

Сонячна батарея – як влаштована

Найбільш поширеним елементом, який потрібний при створенні сонячних батарей, є кремній. Крім нього виробництва цих джерел енергії, застосовують: селеніди міді, Галій, Індій, телурид кадмію. Використання цих елементів дозволяє зробити стійкішим цей виріб до температурних перепадів. При виготовленні сонячних панелей використовують різні технології, найпоширенішими є:

Остання вважається менш витратною та інноваційною, що дає можливість виробляти елементи, що перетворюють випромінювання світла дешевше. Незважаючи на досить значний період існування сонячних панелей принцип їхньої дії залишився незмінним. Модернізація торкнулася лише матеріалів та конструктивних особливостей.Це дозволило суттєво збільшити ККД пристрою та покращити показник фотоелектричного перетворення. Слід враховувати, що на величину напруги та вихідного струму панелі впливає не тільки її площа, а й безпосередньо зовнішня освітленість, чим вона більша, тим ці показники кращі. Цього домагаються, монтуючи групи модулів, основу яких лежать сонячні осередки на спеціально розроблені поворотні механізми. Що дозволяє розгортати сонячні панелі за рухом небесного джерела світла.

Сонячний модуль -> контролер -> акумулятор -> інвертор

Принцип роботи цього пристрою багатьом знайомий зі школи, він заснований на перетворенні світла на електрику p-n переходом. Досліди, що проводилися на уроках, наочно демонстрували як світло, спрямоване на транзистор, верхня кришка якого була відсутня, ініціював виникнення мінімальних електричних хвиль. Щоб досягти стабільної напруги всього-то і потрібно – зробити площу p-n переходу значно більше. Тому в структурі фотоелектричного перетворювача використовується разом з вищеописаним p-n переходом ще й два спеціальні електроди які дозволяють знімати вихідну напругу, що виникає.

Скільки енергії виробляють різні сонячні батареї

Як згадувалося вище, потужність вироблюваної сонячної панеллю енергії залежить багатьох чинників: конструкції, використовуваного матеріалу, площі, рівня освітленості. У погожий день, влітку, без хмар на поверхню, що дорівнює 1 квадратному метру, припадає приблизно 1 кВт потужності випромінювання сонця.Але таких днів небагато, коли хмари закривають все небо, цей показник може опускатися до 100 Вт, тому для розрахунків візьмемо усереднене значення 500 Вт.

Найбільш мінімальним КФД у 5% мають органічні фотоелементи. Потім йдуть фотохімічні та аморфні елементи з 10% фотоелектричного перетворення. Відповідно один квадратний метр таких панелей, вироблятиме відповідно 25 і 50 Вт.

Найбільш застосованими стали фотоелементи на основі напівпровідників, виготовлених із кремнію. Їхній розрахунковий КФД коливається від 20 до 25 відсотків. Що дозволяє такій метровій панелі видавати до 125 Вт потужності.

Елементи, виготовлені з арсеніду галію, займають перше місце за своїми показниками. Такі сонячні батареї дозволяють виробляти до 150 Вт з 1 м2, оскільки їхній показник фотоелектричного перетворення перевищує 30%.

Що можуть сонячні батареї і яке у них майбутнє

Застосування сонячних батарей, з кожним роком, стає все більш популярним. Вони знаходять застосування у електрифікації дачі чи житлового будинку, а й у багатьох інших сферах. Почнемо із космосу. Тут використання сонячних панелей давно стало нормою: вони забезпечують енергією різні теле-, радіо-, GPS-супутники, МКС та інші космічні апарати. Більшість інноваційних матеріалів та технологій першими проходять випробування на земній орбіті, а вже потім знаходять застосування у побуті.

Для економії електроенергії можливості фотоелектронних перетворювачів використовуються на вулицях багатьох міст:

• Штучні дерева з такими панелями дозволяють виробляти енергію для освітлення вулиць, роздачі Wi-Fi, заряджання телефонів.
• Установка фотоелементів дозволяє автономно працювати терміналам, вивіскам, світлофорам та іншим об'єктам інфраструктури.
• Інтеграція сонячних батарей у дорожнє покриття. Замінюючи асфальтове покриття спеціальними панелями можна не тільки виробляти додаткову електроенергію, але й використовувати її для інших цілей: підсвічування дорожніх об'єктів, відведення та очищення стічних вод, розтоплення снігу та інше.

У медицині фотоелементи знайшли своє застосування. Щоб постійно не змінювати батарейки на різних імплантах, там використовують акумулятори, що заряджаються від пластин, що вживляються під шкіру. За підсумками фотоелектронні перетворювачі стають затребувані практично скрізь.

Чи можна самому зробити сонячні батареї

За великого бажання виготовити сонячну панель можна самостійно. Для цього необхідно правильно:

• Розрахувати необхідну живлення всіх приладів вихідну потужність;
• Вибрати з відповідним КФП фотоелементи;
• Виготовити каркас;
• За необхідності провести паяння;
• Зібрати елементи в одну панель;
• Здійснити їхню герметизацію;
• Встановити на вибране місце.

Це все не вимагатиме спеціальних навичок, головне, не бояться.

Підсумок

Сонячна енергетика дедалі більше завойовує шанувальників. Розвиток цих технологій здешевлює матеріали та збільшує ККД сонячних батарей. Їхнє застосування в різних сферах дає надію, що люди нарешті перестануть отруювати земну атмосферу, що відповідно позитивно позначиться на їхньому здоров'ї.