alemasolar.com

Начало arrow ПОЛЕЗНО arrow Технология и производство
Технология и производство Печат Е-мейл

Графенът и съхранението на енергия от ВЕ?

С помощта на графена се откриват светли хоризонти пред ВЕ? чрез използването му в ултракапацитаторите ще доведе до удвояване на техните възможности за съхраняване на енергия.

?ма два начина за съхраняване на енергия – презареждащите се батерии и ултракапацитаторите / ultracapacitors/.

Предимствата на ултракапацитаторите пред обикновените акумулатори са няколко: по-високото напрежение, по-дълъг живот, по-широк температурен диапазон, в който оперират; по-малко тегло, по-непретенциозна опаковка, по-евтина поддръжка.
Акрилни соларни концентратори от Канада

Соларните концентратори имат голям потенциал поради факта, че минимизират значително соларните клетки във фотоволтаичните панели и по-този начин намаляватт цената им.

Нов тип соларен концентратор – . Light-Guide Solar Optic (LSO), който за разлика от съществуващите досега предлага дизайн, в който няма огледала, сложна оптика или специални химикали за улавяне и направляване на светлината. „Това е чисто геометрична оптика” .
Новият концентратор представлява плоска, тънка акрилна оптика, която улавя светлината и я насочва към центъра. Там е поставен друг, кръгъл оптичен елемент, изработен от стъкло. Той концентира допълнително светлината около 20 пъти и я пречупва под 90 градуса.
Фотоволтаична клетка с миниатюрни размери е вградена точно в центъра, под стъклената леща, където абсорбира пречупената светлина. Няма въздушна камера, няма капризни елементи, които могат да се разместят. Единственият проблем остава да се контролира ъгъла, под който светлината попада в целия елемент, т.е. все пак са необходими трекери.

Самият акрилен оптичен елемент ползва принципа на т.нар. общо вътрешно отразяване – ъгълът, под който сноп светлина вътре в оптичния материал се отразява обратно в материала вместо да се отрази навън.

Как ще се развиват соларните технологии в условията на криза

Само преди една година силицият, най-използваната суровина за производство на соларни панели, не достигаше за задоволяване на търсенето. Това даде възможност много venture капитали да се насочат за финансиране на алтернативни соларни технологии. Тънкослойните фотоволтаици станаха изключително гореща тема.

Но сега картината е доста променена. Очаква се инвеститорите да бъдат доста сдържани към иновативните компании и да влагат парите си в проекти, които са много по-близо до пазарна реализация.
Според анализаторите от пазарът на соларни продукти ще спадне от 36 милиарда долара през 2008 на 29 милиарда през 2009 година. Но тук особено важна е друга стойност – през 2008 срещу тази сума са инсталирани 5,5 гигавата мощности, докато през 2009 ще бъдат инсталирани 5,3 гигавата, т.е. тези стойности отразяват много красноречиво рязкото спадане на цената за инсталиране на 1 ват мощност.

През 2013 може да се очаква ръст на продажбите на соларни продукти до 70 милиарда долара и инсталирана мощност от 18,5 гигавата.

След 80 години 100% от енергията ще бъде от ВЕ?

Енергийните нужди на човечеството могат да бъдат задоволени на 100% за сметка на възобновяеми източници до 2090 съгласно сценарий, разработен от European Renewable Energy Council (EREC) и Greenpeace. Съгласно Energy [R]evolution Report, по-голямата част от този преход ще се извърши до средата на столетието.

Това е най-крайният от всички подобни сценарии, правени до момента. Той също така въвежда дефиниция за възобновяеми източници, която напълно изключва ядрената енергетика. Четири са основните енергийни източника на бъдещето – геотермална енергия, слънце, вятър и биомаса. Тук трябва да се добави и много съществената роля, която се дава на енергийната ефективност.

Последното е от изключително значение, защото при нарастването на енергията от ВЕ? са приложени тенденциите, които са валидни в момента, докато при енергийната ефективност картината е съвсем различна – един съвършено различен свят. Промяната се очаква да дойде главно от генериране на енергия близко до потребителите и съобразно конкретните им нужди – представете си соларни панели на всеки покрив, подобряване на съществуващите сгради, прилагане на „зелени” строителни техники при новото строителство, подобрени индустриални технологии.

Като се има предвид, че една трета от потребяваната от всеки дом енергия се губи поради лоша изолация, то се очаква от правителствата да вземат мерки и да стимулират собствениците на сгради да вземат мерки, подобно на стимулите за инсталиране на съоръжения за генериране на енергия от слънце и вятър.

Производство на готови блокове

Широкото използване на фотоелектрическите клетки за производство на електрическа енергия е свързано с необходимостта от производство на готови блокове от слънчеви клетки. Техническите предизвикателства основно са в посока отстраняване на примесите, съдържащи се в полупроводниковия материал. Примесите са важен проблем, тъй като променят ефективността на работа на клетката. Важни етапи от производствените процеси са повърхностно пасивиране на материала и нанасяне на антиотражателни покрития. Полагането на слънчевите фотоелектрически модули в защитен корпус е друга важна стъпка в процеса на производството им. Освен слънчевите модули, елементи от една слънчева система са монтажни конструкции, насочващи системи, батерии, силова електроника (включително инвертор, контролер и оборудване за свързване към електрическата мрежа), както и други устройства.

Фотоволтаичните модули с монокристални и поликристални силициеви клетки се произвеждат по тристепенна технология.

1. Първо се произвеждат силициевите кристали, чрез разтапяне на силициев пясък при висока температура във вакуумна среда и последващо контролирано охлаждане на силициевите пръти докато те се втвърдят и образуват кристални структури.
2. Силициевите пръти се нарязват на тънки пластове, което формира клетките.
3. Клетките се подреждат в една равнина и се ламинират заедно с контактните проводници от двете им страни и така се формират модулите от свързани клетки.
Технологията за производство на кристалните фотоволтаици е енергоемка и е логично цените да остават високи, при тенденцията за ръст на цените на енергията. Затова се търсят начини за поевтиняването производството на кристалните фотоволтаици.
По-евтина е тънкослойната технология за производство на фотоволтаици. При нея не се използва кристален силиций, а върху обработено стъкло се нанасят много тънки слоеве от аморфен силиций. Той е евтин и не дефицитен материал. По такива технологии са произвеждат фотоволтаици с около два пъти по-ниска максимална ефективност от кристалните силициеви модули. Ефективност на тънкослойните аморфни фотоволтаици се постига в широк диапазон на осветеност. Това означава, че часове подред, в един необлачен летен ден, те работят с висока ефективност. Теоретичната максимална ефективност на силициевите кристални клетки може да надхвърли 50%, а за аморфните е до около 39%. В практиката максималните стойности са 3 - 4 пъти по-ниски.
А окончателният избор, решаващо зависи и от цената на самите фотоволтаици, както разбира се и на другите съоръжения за цялостната инсталация.
Главното предимство на новите технологии за тънкослойни модули е постигането на ниска цена на ват за модулите. То следва от използването на недефицитни материали, малко енергия и несложно оборудване, както и от факта, че слоевете им са от 100 до 300 пъти по-тънки, в сравнение с дебелината на силициевите кристални клетки.
За да достигнат мощност като на силициевите, тънкослойните фотоволтаици следва да имат близо два пъти по-голяма площ. Важни предимства тънкослойните фотоволтаици са, че твърде слабо пада производителността им при нагряване и работят отлично не строго ориентирани към слънцето и при разсеяна светлина.
При същите условия кристалните фотоволтаици са ниско ефективни, поради което се монтират върху непрекъснато насочващи ги към слънцето подвижни платформи, а понякога и допълнително охлаждане, което оскъпява и инсталацията като цяло.

?звестни са три поколения слънчеви енергийни системи:

Първото поколение е свързано с кристалният силиций,който дълго време бе /и още е / двигателят на производството на фотоволтаичните клетки за изминалите три десетилетия.Първоначално се произвеждат моно,а в последствие и поликристалните соларни панели.
Второто е свързано с аморфния силиций и технологията за нанасянето му на тънки слоеве.Това води до икономия на силиция и поевтиняване на модулите.
Последното – най- ново поколение в производството на соларни панели е свързано с нанотехнологийте,на базата на които се разработват и органични соларни клетки.Нанопанелите са повече от 100 пъти по тънки от стандартните,по- евтини,по-малки и могат да се сложат на всякъде.

Eтимология на термина photovoltaic. За първи път думата се среща в края на осемнадесети век. Състои се от две части - \"фото\", произхождаща от гръцката дума за светлина, и \"волт\", в чест на откривателя на електричеството Алесандро Волта. Следователно, терминът photovoltaic, или на български - фотоелектрически, буквално преведен означава светлинно-електрически. Според историческите сведения фотоелектрическият ефект е открит от френския физик Едмон Бекерел още през далечната 1839.

Наричани слънчеви клетки, фотоелектрическите устройства се предлагат в разнообразие от типоразмери - с габарити, по-малки от пощенска марка, до системи, покриващи десетки квадратни метри. Свързани заедно, слънчевите клетки образуват слънчеви модули. Модулите, на свой ред, могат да се комбинират и свързват, образувайки фотоелектрически системи с различни размери и изходна мощност. Размерът на една фотоелектрическа слънчева система зависи от комплекс фактори, сред които количеството слънчева светлина, специфична за определеното приложение, и енергийните потребности на консуматора. Освен фотоелектрически модули, слънчевите системи обхващат проводници, електрическо оборудване, преобразуващо параметрите на генерираната електроенергия до мрежовите й стойности, акумулиращи батерии и др.

Основата полага кристалният силиций

Кристалният силиций (c-Si). за момента е водещият материал, от които се произвеждат фотоелектрически клетки. ?зползва се в няколко форми: монокристален силиций, поликристален силиций, лентов или листов силиций и тънкослоен силиций.

Наложилите се технологии в производството на кристален силиций включват метода на Чохралски (CZ метод), Float-zone метода (FZ метод) и други технологии, сред които отливане, екструдиране или изтегляне. Отстраняването на примеси и дефекти в силиция е от особена важност и се извършва с техники като повърхностно пасивиране (обработка на повърхността с водород) и газопоглъщане (химична топлинна обработка, която предизвиква дифузия на примесите от силиция
През последните години все по-голям пазарен дял заемат фотоелектрическите клетки, произведени на базата на тънкослойни покрития.Тези клетки са изградени от слоеве полупроводникови материали с дебелина от няколко микрометра, отложени върху нескъпа основа, като стъкло, гъвкава пластмаса или неръждаема стомана. Полупроводниковите материали, отлагани във вид на тънките филми, включват аморфен силиций (a-Si), медно-индиев диселенид (CIS) и кадмиев телурид (CdTe). Аморфният силиций няма кристална структура и качествата му се влошават постепенно при излагане на светлина поради ефекта на Щеблер-Вронски.
Други технологии за производството на фотоелектрически клетки са разработени на основата на елементи от III и V групи в периодичната система. Характерен за тях е високият КПД при нормална и концентрирана слънчева светлина. Монокристалните клетки от този тип обикновено се изработват от галиев арсенид (GaAs). Специфично за галиевият арсенид е, че при легирането му с елементи като индий, фосфор и алуминий се създават полупроводници, които се характеризират с максимална ефективност на преобразуване при слънчева светлина с различни характеристики.
Стремежът към повишаване ефективността на фотоелектрическите клетки води до разработването на високоефективни клетки с множество p-n преходи. Те представляват пакети от отделни слънчеви клетки,поставени една върху друга с цел постигане на максимално улавяне и преобразуване на слънчевата енергия. Най-горният слой преобразува слънчевата светлина, съдържаща най-голямо количество енергия. Слоят пропуска свободно останалата слънчевата енергия към останалите по-долни слоеве, които я абсорбират и преобразуват.
Слънчевите клетки се изработват от импрегниран със светлочувствителна боя слой от титаниев диоксид. Понеже титаниевият диоксид е относително евтин, тези слънчеви клетки разполагат с потенциал за значително намаляване на цената им. Други нови технологии са базират на използването на полимерни материали за изработването на слънчевите клетки.
Редица специалисти считат, че значителен потенциал имат технологиите за производство на фотоелектрохимични клетки, които произвеждат водород директно от водата в присъствието на слънчева светлина.

2 милиарда инвестиция за производство на тънкослойни фотоволтаици


Това е и много сериозна подкрепа за по-новата концепция thin-film solar cells, в която влаганият силиций е значително по-малко като количество в сравнение с традиционните фотоволтаични панели.

?нициативната група инвестира милиарди долари в стремежа си да намали зависимостта на от петрола и има за цел да създаде център за развитие на чисти технологии на световно ниво, както и мощности за добив на 1 гигават електроенергия от ВЕ? до 2014 г.


Наноантени отварят нови хоризонти при слънчевата енергия


Открит нов процес за изработване на слънчеви клетки, които имат потенциала да намалят цената на тази енергия до няколко стотинки на квадратен метър при много по-голяма ефективност на конверсията. Процесът използва последните постижения на нанотехнологиите за да печата микроскопични наноантени върху пластмасови листове или други гъвкави материали, които абсорбират слънчевата енергия в инфрачервеният спектър, който е невидим за човешкото око.
Някои от предимствата на тази технология е високата ефективност на конверсията и възможността да произвежда електричество и през нощта. Принципът на действие е отдавна познат и се базира на резонансът на микроскопични наноантени, които резонират с вълните в инфрачервеният спектър на светлината, също както телевизионните антени резонират с по-дългите вълни. Всяка такава наноантена е широка 1/25 от човешки косъм.

Нанотехнологии правят пробив при евтините слънчеви панели

Американската компания Nanosolar е разработила нови соларни панели, които могат да доставят електричество на цена по-ниска от тази от тази на електрическата мрежа. Уникалната технология позволява соларните панели да се произвеждат от тънко фолио покрито с наночастици. Технологията на производство наподобява печата при мастилните принтери.

Компанията работи по изграждането на нови производствени мощности в San Jose, които се очаква да заработят през 2008г. Цената на електричеството от тези панели ще е едва 30 цента на ват.

От Nanosolar ще предлагат 25 години гаранция за панелите си.


По-ефективни фотоволтаични клетки за покривите на високите сгради


Принципно нова концепция за фотоволтаичните клетки- изработени с цилиндрична форма, като чувствителна е цялата повърхност на цилиндъра. Тази конструкция позволява на клетката да улавя по-ефективно обкръжаващата ни светлина. Самата фотоволтаична клетка представлява стъклен цилиндър, като светлочувствителният слой е нанесен върху вътрешната повърхност на цилиндъра и представлява съединение от Медно-индиево-галиев диселенид (CIGS). Поради факта, че този полупроводник е неустойчив към влага, цилиндърът е затворен херметично с метални „тапи“, като преди това се отстранява всякаква влага отвътре.

Принципът на работа е прост—знаем, че окръжаващата ни светлина бива три вида—пряка, отразена и разсеяна (наречена още дифузна). Цилиндричната форма позволява улавянето на другите два вида—дифузна (в по-малка степен тя се улавя и от плоските колектори) и отразена (която обикновено не се улавя). Така оформени новите фотоволтаични клетки могат да се групират в покривни панели, като между тях се оставя разстояние с цел по-ефективна работа на системата.

Към предимствата освен високата ефективност могат да се добавят още и по-лесния монтаж (и демонтаж при нужда), по-високата устойчивост на вятър в сравнение с конвенционалните панели (продуктът е сертифициран, че може да се използва при вятър със скорост 208 км/ч), на град (отново заради формата), подобрява се охлаждането на елементите. Eксплоатационният живот на такова съоръжение е двадесет и пет години. А ако се поставят във вътрешността на цилиндрите топлинни тръбички или тръби, в които да циркулира някакъв флуид (може и вода), би се получил комбиниран панел—фотоволтаичен и отоплителен.