„Sugeria net 99,5 %.“ Sukūrė medžiagą, pranokstančią viską. „Milžiniški energijos nuostoliai“ taps praeitimi ()
Kodėl tiek daug saulės energijos prarandama dar prieš ją panaudojant? Pasirodo, atsakymas gali slypėti iš pažiūros paprastame dalyke – medžiagų, kurios turi šią energiją sugauti, netobulume. Ispanijos mokslininkai padarė atradimą, galintį iš esmės pakeisti saulės elektrinių efektyvumą.
© Gustavo Fring (Public Domain) | https://www.pexels.com/photo/solar-technician-installing-solar-panel-4254168/
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Nauja medžiaga pranoksta konkurentus
Baskų krašto universiteto tyrėjai sukūrė ypatingą medžiagą, gebančią sugerti beveik visą į ją patenkantį šviesos srautą. Jos paslaptis slypi mikroskopinėse, adatėles primenančiose struktūrose, sudarančiose paviršių, kuris beveik idealiai sugeria spinduliuotę. Pilnas pavadinimas skamba sudėtingai: vario kobaltanato nanoaštrės (nanoadatėlės), padengtos aliuminiu legiruotu cinko oksidu. Tačiau veikimo principas yra stulbinamai paprastas.
„Šiuo metu saulės bokštuose naudojamos medžiagos sugeria apie 95 % šviesos, ir tai jau daug; tačiau vario kobaltanato nanoaštrės sugeria 99 %, o padengtos cinko oksidu – dar daugiau, net 99,5 %“, – aiškina Iñigo González de Arrieta iš Baskų krašto universiteto.
Didžiausias šio išradimo privalumas – atsparumas ekstremalioms sąlygoms. Ten, kur tradicinės medžiagos praranda savybes, naujoji išlieka stabili net esant labai aukštai temperatūrai ir drėgmei. Tai itin svarbu koncentruotos saulės energijos sistemoms, veikiančioms šimtų laipsnių Celsijaus temperatūroje.
Kodėl ankstesni sprendimai nebuvo pakankami?
|
Ilgą laiką geriausiomis itin juodomis medžiagomis buvo laikomos anglies nanovamzdeliai, sugeriantys apie 99 % šviesos. Deja, praktikoje jie pasirodė mažai tinkami – aukštoje temperatūroje praranda savo savybes, o drėgnoje aplinkoje greitai suyra. Tai rimta problema saulės elektrinėms dykumose, kur tokios sąlygos įprastos.
Šiuo metu saulės bokštuose naudojamas juodasis silicis yra atsparesnis karščiui, tačiau jo sugertis siekia apie 95 %. Nors 4–5 procentiniai punktai atrodo menki, pramoniniu mastu tai reiškia milžiniškus energijos nuostolius. Naujoji medžiaga sujungia anglies nanovamzdelių didelę sugertį ir juodojo silicio terminį stabilumą.
„Šiuo metu tiriame itin juodas medžiagas, tinkamas naudoti saulės bokštuose. Kuo efektyviau jos sugeria šviesą, tuo konkurencingesnės tampa šios sistemos“, – priduria de Arrieta.
Kaip veikia koncentruota saulės energija?
Koncentruota saulės energija (CSP) veikia kitaip nei įprasti fotovoltiniai (saulės baterijų) sprendimai. Vietoj tiesioginio šviesos pavertimo elektra, bokštai su veidrodžiais koncentruoja saulės spindulius, kad įkaitintų specialias druskas, kurios geba išlaikyti šilumą daugelį valandų.
„Saulės šiluma naudojama specialioms druskoms lydyti. Išlydytos druskos puikiai išlaiko šilumą, o sukauptą energiją vėliau galima lengvai sugrąžinti į elektros tinklą“, – aiškina pagrindinis tyrimo autorius.
Šiuo metu Ispanijoje vos apie 5 % energijos gaunama iš saulės bokštų, daugiausia saulėtoje Andalūzijoje. Istoriškai CSP technologija buvo brangesnė nei fotovoltinė, tačiau tai keičiasi. JAV Energetikos departamentas per iniciatyvą „SunShot“ užsibrėžė tikslą iki 2030 m. sumažinti CSP energijos kainą iki 0,05 JAV dolerio už kilovatvalandę.
Kas laukia itin juodų medžiagų toliau?
Mokslininkai neketina sustoti. Kitas tyrimų etapas – nanoaštrių dengimas titano nitridu, turinčiu geresnį šiluminį laidumą. Teoriškai tai galėtų dar labiau padidinti sugertį, nors kiekvienas papildomas procentas tampa vis sunkiau pasiekiamas.
Tyrimo rezultatai paskelbti žurnale „Solar Energy Materials and Solar Cells“. Medžiaga pasižymi mažesniu nei 1 % atspindžiu nuo ultravioletinės iki artimos infraraudonosios spinduliuotės – tai apima didžiąją dalį saulės energijos, pasiekiančios Žemę.
Baskų mokslininkų atradimas gali paspartinti saulės elektrinių plėtrą visame pasaulyje, ypač regionuose, kur saulės spinduliuotė itin intensyvi. Tokiose šalyse kaip Ispanija, Marokas ar Čilė, kurios aktyviai investuoja į saulės energiją, naujosios medžiagos gali lemti skirtumą tarp pelno ir nuostolio.
Itin juodos nanoaštrės – tai dar vienas žingsnis į ateitį, kurioje atsinaujinanti energija ne tik prilygsta, bet ir pranoksta tradicinius energijos šaltinius.
