Пока Украина то включает, то выключает мощности АЭС, а чиновники говорят об устаревших угольных электростанциях, мировые ученые исследуют возможности экологически безопасной энергетики — солнечной, ветровой и других, пока мало распространенных видов. «Процесс» рассказывает о последних достижениях солнечной энергетики, которые могут помочь человечеству снизить последствия глобального потепления.
Несмотря на сложности в условиях глобальной пандемии, поиск нового в науке не останавливается, и это касается не только создания вакцины от COVID-19. В апреле в солнечной энергетике установили не менее трех рекордов. Два из них — в США.
Ученые из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) создали уникальную солнечную батарею «шести контуров», которая превращает свет в электричество в неслыханных ранее масштабах. Ее эффективность составляет 47,1% — это наибольшая эффективность в условиях концентрированного света. Эта батарея побила предыдущий рекорд, установленный несколько лет назад, на один процент.
«Устройство действительно демонстрирует чрезвычайный потенциал многоядерных солнечных батарей», — говорит один из сотрудников NREL Джон Гейш.
Рекорд помогла установить повышенная концентрация (в 143 раза выше обычной) солнечного света. Но даже при обычной концентрации эта батарея работает лучше любой другой.
NREL также побила собственный рекорд, установленный во время испытания другой шестиконтурной батареи. Тогда ученые достигли 39,2-процентную эффективность.
Каждый из шести контуров специализируется на захвате определенного диапазона света из солнечного спектра. Всего в устройстве 140 слоев светопоглощающего материала. При этом он в три раза тоньше человеческого волоса.
«Один из способов снизить стоимость — уменьшить необходимую площадь, — объясняет Райан Франс, специалист по материалов NREL, — и вы можете это сделать, используя зеркало для захвата света и фокусировки света к точке».
100-процентной эффективности достичь невозможно из-за законы термодинамики. Но французские ученые говорят, что 50-процентная эффективность самом деле является «очень достижимой».
Третий рекорд в области был поставлен в этом месяце в Германии инженерами из исследовательского центра Helmholtz-Zentrum Berlin. Они создали устройство толщиной несколько микрометров, которое объединяет два различных полупроводника — один для видимого света, другой — для инфракрасных лучей. Эта батарея создана из кремния и перовскита, ее подтвержденная эффективность — 24,16%. По словам ученых, эту технологию можно использовать для космических спутников.
Изобретение еще более эффективной технологии солнечных батарей — вопрос времени. Как и следующий энергетический рекорд.
Другие европейские ученые считают, что новые рекорды удается установить именно благодаря пандемии. Великобритания зафиксировала дневной рекорд в 9,68 гигаватт солнечной энергии, что достаточно для удовлетворения трети потребности страны. А в Германии установили рекорд в 32,23 гигаваттf в день. Среди факторов, которые помогли этим рекордам есть и сокращение загрязнения воздуха из-за карантинных мероприятий. Снижение трафика привело к сокращению количества парниковых газов, производимых в час. Также в Европе растет количество солнечных установок в жилых и коммерческих помещениях.
По прогнозам аналитиков, в скором времени создание новых ветровых и солнечных электростанций станет дешевле эксплуатации угольных ТЭС. Это произойдет до 2030 года, говорится в отчете Carbon Tracker Initiative. По этим данным, солнечная и ветровая энергии уже дешевле традиционные виды, в частности на 60% дешевле угольную энергетику.
Чтобы глобальное потепление не превышало 1,5 градус, до 2030 года нужно снизить объемы добычи угля на 59-78% по сравнению с показателями 2010 года, или же отказаться от него полностью, уверяют эксперты Межправительственной группы ООН по изменению климата.
По материалам Nature Energy, Joule, Bloomberg.
