Il modo in cui pensiamo all'energia solare si sta trasformando. Guarda altre foto di scienze verdi. © iStockphoto.com/narvikk Le fonti di energia rinnovabile sono un argomento caldo ultimamente e l'energia solare potrebbe essere la più calda, letteralmente e figurativamente. L'energia solare è l'energia fornita dai raggi del sole, e quando imbrigliato, può essere trasformato in elettricità e calore. è abbondante, pulito e rinnovabile.
I produttori e i fornitori di celle solari credono fotovoltaico ( PV ) la tecnologia produrrà il 15% dell'energia che gli Stati Uniti consumeranno nel 2020 [fonte:National Renewable Energy Laboratory]. L'energia solare sta diventando sempre più popolare in tutto il mondo:in Giappone, le case hanno generato circa l'80% del totale di 1,9 milioni di kilowatt di energia solare prodotta nell'anno fiscale terminato a marzo 2008. Il Giappone mira ad aumentare la propria produzione di energia solare del 40% entro il 2030 [fonte:Hall]. Sempre entro il 2030, il National Center for Photovoltaics (NCPV) degli Stati Uniti ha fissato l'obiettivo di utilizzare l'energia solare per fornire il 10% dell'energia nazionale durante i periodi di picco di produzione, oltre a fornire energia solare ai mercati esteri [fonte:Malsch].
Sembra abbastanza facile:c'è molta luce solare. Infatti, il sole fornisce alla Terra energia solare sufficiente in un'ora (4,3 x 1020 joule) per alimentare tutto il nostro fabbisogno energetico per un anno (4,1 x 1020 joule) [fonte:Biello]. Ma il dilemma nel corso degli anni è stato come sfruttare l'energia solare e utilizzarla.
Pannelli solari tradizionali, il tipo che vedi sui tetti, sono array fotovoltaici in silicio cristallino:pannelli solari costituiti da un insieme di celle solari. Più recentemente, la tecnologia solare a film sottile è diventata la prediletta dell'industria solare. Le celle solari a film sottile sono realizzate con CIGS (CuIn 1-x Ga X Vedi 2 ) tecnologia, e a differenza dei pannelli rigidi, sono flessibili e possono essere utilizzati in luoghi diversi dai tetti (su finestre, lati degli edifici, macchine, computer, eccetera.).
I ricercatori dell'Australian National University (ANU) stanno lavorando in collaborazione con l'azienda solare Spark Solar Australia e l'azienda finlandese di materiali BraggOne Oy per trasformare il modo in cui pensiamo e utilizziamo l'energia solare nei prossimi tre anni. Conveniente, l'abbondante tecnologia solare ti arriverà presto.
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Le attuali tecnologie solari fotovoltaiche (PV) commerciali si basano su celle solari fatte di silicio che è stato rivestito con un sottile strato di nitrato di silicio (il nitrato di silicio funziona come materiale antiriflesso per aumentare l'efficienza di raccolta della luce solare della cella). Sono costosi da produrre per due motivi:utilizzano plasma di idrogeno per raccogliere la luce solare e sono realizzati nel vuoto. Le celle fotovoltaiche a film sottile utilizzano materiali più economici ma sono più complesse da realizzare e, nonostante i materiali più economici, la complessità della produzione equivale a un prodotto finale più costoso.
Entra nel progetto di materiale solare spray. I ricercatori stanno sperimentando modi per cambiare il modo in cui vengono prodotte le celle solari, nonché come aumentare l'efficienza delle celle solari.
La prima fase del loro progetto è uno sforzo per ridurre sia la complessità del processo di produzione che i costi elevati associati. Il loro nuovo metodo prevede la spruzzatura di pannelli solari mentre scendono lungo un nastro trasportatore durante la produzione, prima con una pellicola all'idrogeno e poi con una pellicola antiriflesso.
Le celle solari sono costituite da nanoparticelle semiconduttrici chiamate punti quantici . Questi punti quantici vengono mescolati con un polimero conduttore per creare una plastica. I pannelli solari spray composti da questo materiale possono essere realizzati per essere più leggeri, più forte, più pulito e generalmente meno costoso della maggior parte delle altre celle solari oggi in produzione. Sono le prime celle solari in grado di raccogliere non solo la luce visibile ma anche le onde infrarosse, pure.
Fase due del progetto ANU, in collaborazione con l'azienda solare tedesca GP Solar, studierà modi per aumentare l'efficienza delle cellule. I ricercatori stanno esplorando come la superficie di una cella solare (nello specifico, è rugosità) influisce sulla sua capacità di raccogliere l'energia solare. Proprio adesso, il tasso di efficienza delle celle solari sul mercato è di circa il 15 percento. A confronto, le prime celle solari prodotte negli anni '50 hanno convertito meno del 4% dell'energia solare raccolta in energia utilizzabile [fonte:National Renewable Energy Laboratory]. Gli scienziati prevedono che potrebbero essere in grado di aumentare tale tasso di cinque volte i numeri attuali [fonte:Locgren].
L'energia solare potrebbe eventualmente essere incorporata negli edifici, non solo sul tetto. ©iStockphoto.com/ooyoo Efficienza del pannello solare, la tecnologia di fabbricazione e l'ingegneria di produzione sono importanti non solo nell'industria solare ma anche per te, il consumatore. La nuova tecnologia e i materiali e la produzione economici significano più pratico, applicazioni quotidiane.
Attualmente, le applicazioni dei tradizionali pannelli solari fotovoltaici commerciali e dei sistemi di energia solare sono fuori portata per la maggior parte di noi, oltre ad apporre pannelli solari rigidi sui tetti delle nostre case. La tecnologia fotovoltaica viene utilizzata per alimentare veicoli spaziali, per portare elettricità in villaggi remoti nei paesi in via di sviluppo e per alimentare edifici remoti (o qualsiasi cosa che richieda elettricità, veramente).
Le tecnologie fotovoltaiche a film sottile sono sul mercato da circa 15 anni e sono la tecnologia solare con cui la maggior parte di noi è entrata in contatto. In cui si? Se hai mai usato una calcolatrice a energia solare, hai sperimentato la potenza delle celle solari a film sottile. La sua natura flessibile gli permette di andare dove i pannelli tradizionali non possono, anche in abitazioni private e dispositivi elettronici, ma è anche utilizzato in modi simili per la produzione di energia sugli edifici e in luoghi remoti.
I pannelli solari spray saranno venduti come una pellicola di idrogeno che può essere applicata come rivestimento ai materiali, potenzialmente qualsiasi cosa, da un piccolo dispositivo elettronico a un nuovo modo per alimentare la batteria di un'auto elettrica. Simile alla tecnologia solare di oggi, i pannelli spray potrebbero essere incorporati negli stessi edifici, non solo tetti. Un giorno potresti comprare vestiti con un film solare intessuto nel tessuto.
Non importa quanto ti piacerebbe tessere materiale solare nella tua maglietta o coprire la tua casa con una pellicola solare, non puoi. Non esiste ancora al di fuori del laboratorio. I test del nuovo processo di produzione del fotovoltaico a spruzzo sono in corso presso l'ANU e non saranno disponibili in commercio fino alla fine del 2011.
Forse il più grande ostacolo di marketing, tuttavia è quello che deve affrontare l'industria solare nel suo complesso:l'efficienza in termini di costi. L'attuale economia globale ha tutti, comprese le società energetiche, stringendo i loro bilanci. Investire nella ricerca sull'energia solare e in nuovi sistemi di energia solare è costoso, e l'aumento delle spese è un ostacolo all'adozione di nuove tecnologie.
Dopo aver visto un tasso di crescita annuale del mercato di oltre il 30% in quattro anni, il mercato dei pannelli solari fotovoltaici è diminuito drasticamente. Gli esperti del settore prevedono che la crescita riprenderà dal 15 al 20 percento [fonte:Malsch]. E gli scienziati che lavorano al progetto ANU sperano che diminuendo i costi di produzione, l'industria energetica (ei consumatori) non avranno paura di investire nell'energia solare.
Con il loro nuovo metodo di produzione spray-on, I ricercatori dell'ANU stimano che una fabbrica di celle solari di medie dimensioni potrebbe risparmiare circa $ 4 milioni di dollari - riduzioni dei costi di produzione che potrebbero a loro volta abbassare i prezzi al consumo [fonte:Stohr]. Ciò significa che puoi prepararti a portare l'energia solare nella tua casa.
Un sacco di potereL'azienda australiana Spark Solar, in collaborazione con il progetto di tecnologia solare spray-on dell'Australian National University, prevede di costruire un impianto di produzione di celle solari da 70 milioni di dollari in cui produrranno 19 milioni di celle solari all'anno. È abbastanza per alimentare 20, 000 case più l'esportazione di energia solare per un valore di oltre 400 milioni di dollari [fonte:Evans].
