Зелена енергія років п'ять тому викликала лише скепсис і надії мрійників. Сьогодні ж це потужна індустрія, готова в не сильно віддаленому майбутньому поборотися з тепловими станціями на традиційному паливі за місце під сонцем - як у переносному, так і в буквальному сенсах.
Останній час був ознаменований двома справжніми проривами в сонячній енергетиці - це збільшення ефективності конвертації сонячної енергії в електричну, а також - збільшення ефективності та кардинальне здешевлення конвертації сонячної енергії в чисте водневе паливо.
Перша ...
Радісна новина з полів фотовольтаїки прийшла з Австралії - вчені з тамтешнього Університету Нового Південного Уельсу (UNSW) успішно зібрали і опробували фотоелементи здатні конвертувати більше 40 відсотків сонячного світла в електрику. Дослідники відзначилися офіційно рекордним коефіцієнтом ефективності та продемонстрували прототип як в Сіднеї, так і в Американській лабораторії відновлюваної енергетики (NREL).
«Перед нами сонячна панель найвищою в світі ефективності», - заявив професор UNSW з відповідною прізвищем - Мартін Грін.
Рекордних показників вдалося досягти завдяки комбінації існуючих технологій і нових підходів. Творці нової панелі використовували для генерації енергії геліостат, що фокусує сонячні «зайчики» на вишці, на якій встановили фотоелемент. Цікаво, що геліостат надала австралійська енергетична компанія RayGen Resources, тоді як фотоелемент за замовленням австралійців створила дочірня компанія Boeing -Spectrolab.
Головним секретом досягнення стала фільтрація непотрібних світлових хвиль спеціально спроектованим оптичним фільтром з вузькою смугою пропускання. У роботі такої панелі непотрібну ділянку спектра сонячного світла (крім усього іншого, що викликає зайвий нагрів) відображається, тоді як інший діапазон успішно перетворюється в чисту електрику.
Таким чином вбивається відразу кілька зайців. І головний з них - це висока ціна. При використанні геліостатів не доводиться витрачатися на кілька сонячних панелей - достатньо застосовувати одну, фокусуючи на ній світло дешевими дзеркалами.
В якості фотоелемента ж використовується звичайна панель, що серійно випускається - просто її застосовують нетрадиційним чином, про який раніше ніхто не замислювався.
Уельський університет в Австралії не в перший раз поставляє світу передові технології сонячної енергетики. Вчені з даного вузу ось уже сорок років стабільно ставлять рекорди і розробляють все нові системи.
Друга ...
Новина пішла з трохи іншої прикладної області фотовольтаїки. Як відомо, сонячне світло можна використовувати не тільки для прямої та безпосередньої генерації електроенергії, що запасається в акумуляторах або подається в електричну мережу.
Його можна конвертувати в горюче паливо, збережене скільки завгодно і спалюване в міру необхідності. Достатньо лише підключити сонячну батарею до двох електродів, опущених у воду, яка в процесі електролізу почне поділятися на складові компоненти - водень і кисень. Водень можна вловлювати і зберігати в герметичних ємностях, використовуючи потім, наприклад в екологічно чистому транспорті.
Але в даному способі є одна нерозв'язана досі проблема - це матеріали, з яких зроблені електроди. Через високу хімічної активності процесу потрібні рідкісні і дорогі метали.
Мабуть, цю проблему і взялися вирішувати вчені з швейцарського політехнічного університету Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL). Сьогодні вони повідомили, що вдалося створити електролізер, який використовує дешеві матеріали для конвертації сонячної енергії в водень.
Вдобавок до нікелю та залізу вчені використовували інший поширений і недорогий метал - перовскит, з якого виготовили сонячні поглиначі. Перовскит вже досить тривалий час викликає жвавий інтерес у сонячній енергетиці - його прагнуть використовувати як в самих сонячних панелях, так в електролітичних процесах.
Команда вчених з EPFL, під проводом Джінгшан Луо, досягла коефіцієнта конверсії 12,3%. Тоді як звичайний показник для подібного «перетворення» не перевищує 10%. Хоча в 1998 році був поставлений близький рекорд ефективності - 12,4%, але з тим лише застереженням, що використовувалися дуже дорогі матеріали типу платини, які робили неможливим масштабування методу до промислових масштабів.
«Наші електроди працюють так само добре, як електроди в дорогих платинових електролізерах», Каже Луо. Ще одна перевага використання перовскита в сонячних панелях - це підвищена напруга генеруючого струму. Фотоелементи із застосуванням перовскита видають напругу в 1 вольт, тоді як кремнієві аналоги - 0,7 Вольта. А це означає застосування в установках тільки двох панелей замість трьох кремнієвих. Раніше цього досягти було неможливо.
Є, на жаль, і ще невирішені проблеми. Справа в тому, що фотопанелі з перовскиту (через нестабільність матеріалу) схильні до прискореної деградації - з часом вони знижують свою ефективність і виходять з ладу. Причини нестабільності ще належить з'ясувати, але будемо сподіватися, що дослідники знайдуть просте рішення і збільшать ефективність.