Čeprav zamisel o zajemanju in izkoriščanju sončne energije povezujemo s sončnimi kolektorji, človeštvo izkorišča ta vir energije že od pred tisočletji osvetliti, ogreti svoje domove, dobiti toplo vodo in kuhati. Tudi veter se uporablja že stoletja in se je razvil od mlinov na veter, ki jih je Cervantes upodobil v Don Kihotu, do današnjih vetrnih turbin.
Tehnološki napredek je omogočil nastanek energije iz sonca, vetra in drugih virov vse bolj učinkovit in enostaven za uporabo. Vendar pa je treba narediti še veliko, preden bomo lahko popolnoma opustili fosilna goriva in se zanašali samo na njih alternativne energije. Po vsem svetu si skupine raziskovalcev in inženirjev prizadevajo izboljšati učinkovitost obnovljive energije. Nato bomo raziskali nekaj najbolj obetavnih tehnologij.
1. Perovskiti: prihodnost sončne energije
Tradicionalne sončne celice so izdelane iz silicija, materiala, ki ima več omejitev: je tog, težak in njegovo učinkovitost je težko izboljšati. V tem kontekstu je perovskiti so se pojavile kot obetavna alternativa. Ti materiali, sestavljeni iz organskih in anorganskih molekul, imajo kristalno strukturo, ki omogoča večjo učinkovitost in nižje stroške izdelave.
Perovskite je enostavno proizvesti in jih je mogoče uporabiti v obliki tanki filmi, kar omogoča, da so sončne celice lažje in bolj prilagodljive. To odpira možnost njihove integracije v različne površine, kot so strehe ali vozila.
Vendar pa perovskiti predstavljajo tudi izzive. Njihova obstojnost je odprto vprašanje, saj se nagibajo k hitro razgradijo ko je izpostavljen okoljskim razmeram. Kljub tem težavam raziskave te tehnologije hitro napredujejo in pričakuje se, da bodo perovskitne celice v prihodnjih letih postale komercialno izvedljiva možnost.
2. Fotovoltaično črnilo: revolucija v proizvodnji sončnih kolektorjev
Eden od glavnih napredkov za izboljšanje proizvodnje perovskitnih celic je razvoj fotonapetostno črnilo. Ta nova metoda omogoča odlaganje perovskitov na hitrejši in cenejši način, kar bi olajšalo množično proizvodnjo solarnih panelov.
Ključ do te inovacije je mešanica, ki tvori kristale pri nižjih temperaturah. Uporaba a negativno topilo, so znanstveniki poskrbeli, da se kristali oblikujejo hitreje in bolj enakomerno, kar bi omogočilo izdelavo sončnih panelov na visoko zmogljivih proizvodnih linijah.
Prvi testi kažejo, da bi te plošče lahko dosegle učinkovitost okoli 20 %, in pričakuje se, da bodo nadaljnje raziskave rešile težave s stabilnostjo in vzdržljivostjo.
3. Vetrne turbine z dvojnim rotorjem: večja učinkovitost pri pridobivanju energije
Na področju vetrne energije so ena najbolj obetavnih novosti vetrne turbine z dvojnim rotorjem. Ta tehnologija, ki so jo razvili inženirji v Energetskem centru Iowa, želi izboljšati učinkovitost vetrnih turbin z dodajanjem drugega, manjšega sklopa lopatic.
Težava s tradicionalnimi turbinami je, da osnova stolpa in lopatice ustvarjajo odpornost proti vetru, kar zmanjšuje količino energije, ki jo je mogoče pridobiti iz vetra. Z dodajanjem drugega rotorja je mogoče nekaj te izgubljene energije povrniti, kar poveča proizvodnjo energije do 18 % glede na študije.
Zdaj je izziv optimizirati zasnovo, da se določi najboljša lokacija drugega rotorja in ali naj se vrti v isti smeri kot glavni ali v nasprotni smeri. Simulacije v vetrovniku in testiranje v resničnem svetu so spodbudni.
4. Lebdeči sončni kolektorji: rešitev za pomanjkanje prostora
Uporaba vodnih teles za namestitev sončnih kolektorjev je tehnologija v razcvetu. Francosko podjetje Ciel&Tierre od leta 2011 razvija t.i lebdeči sončni paneli, ki se lahko nahajajo v jezerih, rezervoarjih in drugih vodnih telesih.
Ti sistemi ne izkoriščajo le sicer neizkoriščenega prostora, temveč tudi izboljšati učinkovitost plošč tako da preprečuje njihovo pregrevanje, saj voda deluje kot naravno hladilno sredstvo. Glede na študije lahko lebdeči sončni kolektorji proizvedejo do 20 % več energije kot tisti, ki so nameščeni na kopnem.
V državah, kot sta Japonska in Kitajska, so postavili obsežne plavajoče sončne elektrarne. Na Kitajskem je na primer največji plavajoči solarni park na svetu, ki lahko z elektriko oskrbuje več kot 15.000 domov.
Poleg energetskih prednosti ti sistemi zmanjšujejo izhlapevanje vode in pomagajo preprečevati rast alg, zaradi česar so dvojno trajnostna rešitev.
5. Solarni strešniki: obnovljiva energija v vsako hišo
Še en zanimiv napredek pri uporabi sončne energije je sončne ploščice. Te fotovoltaične ploščice so oblikovane kot estetska in funkcionalna alternativa običajnim sončnim kolektorjem. Za razliko od tradicionalnih panelov so solarni strešniki vgrajeni neposredno v streho in izpolnjujejo dvojno funkcijo: ščitijo dom pred slabim vremenom in proizvodnja električne energije.
Te ploščice so običajno izdelane iz keramike in vsebujejo sončne celice, ki absorbirajo sončno svetlobo in jo pretvorijo v energijo. Sistem se poveže z inverterjem, ki pretvori enosmerni tok, ki ga ustvarjajo ploščice, v izmenični tok za domačo uporabo.
Te ploščice so še posebej priljubljene v stanovanjskih okoljih, kjer je cilj ohraniti estetiko arhitekturnega kompleksa, in imajo potencial, da postanejo standardni element v konstrukcijah prihodnosti.
S povečano učinkovitostjo in nižjimi stroški namestitve se solarne skodle vse bolj uveljavljajo in bi lahko v prihodnjih letih postale izvedljiva možnost za mnoge ljudi.
Obnovljivi viri energije skokovito napredujejo zahvaljujoč kombinaciji novih materialov in tehnologij. Čeprav še vedno obstajajo izzivi tako glede učinkovitosti kot stroškov, vedno več projektov dokazuje, da je prihodnost energije v čistih in trajnostnih virih. Vsak napredek, obravnavan v tem članku, od perovskitov do lebdečih sončnih kolektorjev, nas približuje svetu, kjer je obnovljiva energija norma.