Iako ideju hvatanja i iskorištavanja sunčeve energije povezujemo sa solarnim pločama, čovječanstvo ovaj izvor energije iskorištava od prije tisuće godina kako biste osvijetlili i zagrijali svoj dom, uzmite vruću vodu i kuhajte. Što se tiče vjetra, sadašnji mlinovi evolucija su već prikazanih u Don Quijoteu Cervantesu.
Tehnološki napredak energiju sunca i vjetra, između ostalog, pretvorio je u nešto sve učinkovitiji i lak za upotrebu, ali još je dug put prije nego što definitivno možemo zaboraviti na fosilna goriva i koristiti ih samo alternativne energije. Stotine skupina istraživača i inženjera diljem svijeta rade na poboljšanju učinkovitosti ovih energija, a ovo su neke od njihovih inovativnih ideja u posljednjih nekoliko godina, ističući važan napredak u obnovljivim energijama kao što su solarna energija, energija vjetra i hidroelektrana.
1. Perovskiti: budućnost solarne energije
Današnje solarne ćelije na bazi silicija imaju određena ograničenja. Silicij, iako dostupan u prirodi, predstavlja komplikacije u svom najčišćem obliku, što rezultira krutim i relativno teškim pločama s učinkovitošću koju je bilo teško povećati. Ovdje je perovskiti.
Perovskiti predstavljaju a široka kategorija materijala koji nude moguće rješenje za ova ograničenja. Budući da se sastoje od organskih molekula formiranih ugljikovim i vodikovim vezama s metalima poput olova i halogenom poput klora, tvore laganu i prilagodljivu kristalnu strukturu.
Zato što jesu jeftin za proizvodnju i nude značajno poboljšanje energetske učinkovitosti, perovskiti su stvorili značajan optimizam. Nadalje, ovi se materijali mogu primijeniti u fleksibilnim i laganim formatima, što bi omogućilo stvaranje solarnih panela prilagodljivih bilo kojoj površini bez ograničenja tradicionalnih materijala.
Međutim, oni predstavljaju dva značajna problema: poteškoće u masovnoj proizvodnji i nestabilnost na izloženost okolišu, što ograničava njegovu dugotrajnu trajnost. Unatoč tome, mnogi istraživački timovi neumorno rade na poboljšanju ovih aspekata, a neka eksperimentalna dostignuća pokazala su da bi se perovskiti mogli bolje oduprijeti u vanjskim uvjetima.
2. Napredak fotonaponske tinte
Kako bi prevladali poteškoće masovne proizvodnje perovskita, tim iz Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju Sjedinjenih Država je razvio rješenje koje obećava stvaranjem a fotonaponska tinta. Ova tehnika omogućuje izravno nanošenje perovskita na različite površine, čime se uvelike pojednostavljuje proizvodni proces.
Zahvaljujući ovoj vrsti inovacije, perovskitne solarne ćelije mogle bi se masovno proizvoditi, smanjujući troškove i poboljšavajući skalabilnost. Stvaranje ove tinte započelo je s jednostavnim perovskitom koji se sastoji od joda, olova i metilamonija, a nekoliko je testova provedeno dodavanjem spojeva poput klora kako bi se olakšala kristalizacija bez potrebe za visokim temperaturama.
Ova tehnologija obećava revoluciju u fotonaponskoj industriji, čineći solarne panele pristupačnijim i dopuštajući njihovu ugradnju na širok raspon struktura, od krovova do zidova ili čak prozora.
3. Dvostruki rotor u vjetroturbinama
Energija vjetra značajno je napredovala u posljednjim desetljećima, ali stalno ograničenje je neučinkovitost turbina zbog gubitka energije u podnožju generatora. Prema istraživačima Anupam Sharma y Hui Hu Prema Energetskom centru Iowe, to je zato što velike zaobljene strukture u podnožju turbina ometaju vjetar, smanjujući učinkovitost za oko 8% do 40%, ovisno o uvjetima.
Rješenje koje su predložili Sharma i Hu je dodajte drugi rotor manji na stražnjoj strani generatora. Simulacije i testovi u zračnom tunelu pokazali su da dodatni rotor može povećati učinkovitost za 18%.
Ovo predstavlja značajan napredak u tehnologiji proizvodnje vjetra, što omogućuje da buduće instalacije budu kompaktnije i učinkovitije. Istraživači nastavljaju testirati različite konfiguracije kako bi odredili najbolji položaj drugog rotora i kako maksimizirati žetvu energije bez prevelikog povećanja troškova proizvodnje.
4. Plutajući solarni paneli
Francuska tvrtka Ciel & Terre razvija od 2011. godine inovativni sustav tzv Hydrelio Plutajući PV, koji omogućuje postavljanje solarnih panela na velike vodene površine, kao što su rezervoari i jezera. Ova tehnologija obećava pretvaranje inače neiskorištenih područja u značajne izvore proizvodnje energije.
Ova vrsta plutajuće solarne ploče idealna je za regije s ograničenim zemljištem ili industrije koje zahtijevaju velike količine vode, pretvarajući te površine u potencijalne generatore električne energije bez ugrožavanja industrijskih ili poljoprivrednih potreba. Osim toga, plutajući solarni paneli mogu smanjiti isparavanje vode u vrućim klimama, što je još jedna prednost.
Plutajuće solarne ploče lako se sastavljaju i rastavljaju, skalabilne su i ne zahtijevaju tešku opremu. Trenutno su prve instalacije izvedene u zemljama kao što su Ujedinjeno Kraljevstvo y Japan, a očekuje se da će se tehnologija nastaviti širiti u nadolazećim godinama.
5. Umjetna inteligencija (AI) primijenjena na obnovljive izvore energije
La umjetna inteligencija Također igra ključnu ulogu u razvoju obnovljive energije. Primijenjena na upravljanje i optimizaciju električnih mreža temeljenih na obnovljivim izvorima, AI može predvidjeti obrasce potrošnje, prilagođavajući proizvodnju energije kako bi se izbjegli gubici. Pametne mreže temeljene na umjetnoj inteligenciji omogućuju učinkovitiju integraciju varijabilnih obnovljivih energija, poput sunca i vjetra, te poboljšavaju stabilnost globalne opskrbe energijom.
Ovome je pridodano korištenje algoritmi strojnog učenja za predviđanje proizvodnje energije na temelju vremena i drugih čimbenika okoliša, optimizirajući rad svake instalacije i smanjujući utjecaj fluktuacija.
6. Rast i izgledi solarne energije u 2023
U prošloj godini, Fotonaponska solarna energija diljem svijeta dosegla je nove prekretnice. Prema podacima Međunarodne agencije za energiju (IEA), očekuje se povećanje kapaciteta za proizvodnju solarne energije za više od 500 GW. Ovaj rast bez presedana potaknut je kombinacijom tehnološkog napretka i pada troškova proizvodnje.
U zemljama poput Španjolske, 2023. je također bila godina povijesnog rekorda u pogledu instalirane snage fotonaponske solarne energije, postigavši porast od 28% u odnosu na prethodnu godinu. Ovo povećanje odražava predanost mnogih zemalja borbi protiv klimatskih promjena i smanjenju emisija stakleničkih plinova.
Solarni paneli postaju sve integriraniji u urbane sredine, s inovacijama kao što su solarni prozori y fotonaponski građevinski materijali koji omogućuju zgradama da proizvode vlastitu električnu energiju. Ovaj arhitektonski pristup stekao je popularnost u poslovnim i stambenim zgradama, smanjujući ovisnost o električnoj mreži.
El skladištenje energije Također je postigao značajan napredak, s učinkovitijim baterijskim sustavima koji omogućuju stabilniju upotrebu solarne energije. To je solarnu energiju učinilo pouzdanijom, čak i u odsutnosti izravne sunčeve svjetlosti.
Prijelaz na obnovljivu energiju prisutniji je nego ikad, s novim tehnologijama kao što su perovskiti, umjetna inteligencija i plutajući solarni paneli, koji obećavaju revoluciju u načinu na koji proizvodimo i trošimo električnu energiju. Ovi pomaci ne samo da nas približavaju održivijoj budućnosti, već predstavljaju i važan korak za ublažavanje učinaka klimatskih promjena i jamče čišću energetsku matricu.