Sivilizasiya böyüdükcə, həyat tərzimizi dəstəkləmək üçün tələb olunan enerji hər gün artır və bizdən günəş işığı kimi bərpa olunan resurslarımızdan istifadə etmək üçün yeni və innovativ yollar tapmağı tələb edir, cəmiyyətimizin Tərəqqini davam etdirməsi üçün daha çox enerji yaratmağı tələb edir.
Günəş işığı əsrlər boyu planetimizdə həyatı təmin edib və təmin edib. Günəş birbaşa və ya dolayı yolla, demək olar ki, bütün məlum enerji mənbələrinin, məsələn, qalıq yanacaq, hidro, külək, biokütlə və s. istehsalına imkan verir. Sivilizasiya böyüdükcə, dəstək üçün lazım olan enerji həyat tərzimiz hər gün artır və bizdən günəş işığı kimi bərpa olunan resurslarımızdan istifadə etmək üçün yeni və innovativ yollar tapmağı, cəmiyyətimizin Tərəqqini davam etdirməsi üçün daha çox enerji yaratmağı tələb edir.
Hələ qədim dünyada günəş işığından 6000 ildən çox əvvəl tikilmiş binalarda yaranan enerji mənbəyi kimi günəş işığından istifadə edərək, evi günəş işığının isitmə forması kimi çıxış edən boşluqlardan keçməsi üçün istiqamətləndirərək yaşaya bilmişik. .Min illər sonra misirlilər və yunanlar yayda evlərini günəşdən qoruyaraq sərin saxlamaq üçün eyni texnikadan istifadə etdilər [1]. Böyük tək şüşəli pəncərələr günəşdən gələn istiliyin daxil olmasına imkan verən, lakin onları saxlayan günəş termal pəncərələri kimi istifadə olunur. içəridəki istilik.Günəş işığı təkcə qədim dünyada onun istehsal etdiyi istilik üçün vacib deyildi, həm də duz vasitəsilə qidaları qorumaq və qorumaq üçün istifadə olunurdu.Şoranlaşma zamanı günəş zəhərli dəniz suyunu buxarlamaq və toplanan duz almaq üçün istifadə olunur. günəş hovuzlarında [1]. İntibah dövrünün sonlarında Leonardo da Vinçi konkav güzgü günəş konsentratorlarının su qızdırıcıları kimi ilk sənaye tətbiqini təklif etdi və daha sonra Leonardo da mis qaynaq texnologiyasını təklif etdi.Günəş radiasiyasından istifadə edərək və texniki həllərin tekstil maşınlarının işləməsinə imkan verir [1]. Tezliklə Sənaye İnqilabı zamanı W. Adams indi günəş sobası adlanan şeyi yaratdı. Bu sobada səkkizbucaqlı reflektor təşkil edən səkkiz simmetrik gümüş şüşə güzgü var. güzgülərin köməyi ilə qazanın qoyulacağı şüşə ilə örtülmüş taxta qutuya yığılır və qaynamağa icazə verilir[1]. Bir neçə yüz il irəli getdi və günəş buxar mühərriki 1882-ci ildə tikildi [1]. Abel Pifre konkav güzgüdən istifadə etdi 3.5 m diametrdə və onu çap maşını idarə etmək üçün kifayət qədər güc istehsal edən silindrik buxar qazanına yönəldib.
2004-cü ildə İspaniyanın Sevilya şəhərində Planta Solar 10 adlı dünyanın ilk kommersiya konsentrasiyalı günəş elektrik stansiyası yaradılmışdır. Günəş işığı təxminən 624 metr hündürlüyündə olan qüllədə əks olunur, burada günəş qəbulediciləri buxar turbinləri və generatorları ilə quraşdırılır. Bu, enerji istehsal etməyə qadirdir. 5500-dən çox evi elektrik enerjisi ilə təmin etmək üçün. Demək olar ki, on il sonra, 2014-cü ildə ABŞ-ın Kaliforniya ştatında dünyanın ən böyük günəş elektrik stansiyası açıldı. Zavod 300.000-dən çox idarə olunan güzgüdən istifadə etdi və təxminən 140.000 evi elektrik enerjisi ilə təmin etmək üçün 377 meqavat elektrik enerjisi istehsalına imkan verdi [ 1].
Nəinki fabriklər tikilir və istifadə olunur, həm də pərakəndə mağazalardakı istehlakçılar da yeni texnologiyalar yaradırlar. Günəş panelləri debüt etdi və hətta günəş enerjisi ilə işləyən avtomobillər də istifadəyə verildi, lakin hələ elan edilməmiş ən son inkişaflardan biri yeni günəş enerjisidir. təchiz edilmiş taxıla bilən texnologiya.USB bağlantısı və ya digər cihazları inteqrasiya etməklə o, geyimdən mənbələr, telefonlar və qulaqcıqlar kimi cihazlara qoşulmağa imkan verir ki, onları yolda enerji ilə doldurmaq olar.Cəmi bir neçə il əvvəl Rikendə yapon tədqiqatçıları qrupu Institute və Torah Industries, paltarları paltarın üzərinə qızdıraraq, hüceyrənin günəş enerjisini udmağa və ondan enerji mənbəyi kimi istifadə etməsinə imkan verən nazik üzvi günəş batareyasının inkişafını təsvir etdi [2] ].Mikro günəş elementləri istilik enerjisi olan üzvi fotovoltaik hüceyrələrdir. 120 °C-ə qədər sabitlik və elastiklik [2].Tədqiqat qrupunun üzvləri üzvi fotovoltaik elementləri PNTz4T [3] adlı material üzərində əsaslandırdılar.ətraf mühitə davamlılıq və yüksək gücə çevrilmə səmərəliliyi, sonra hüceyrənin hər iki tərəfi rezin kimi material olan elastomerlə örtülmüşdür [3]. Prosesdə onlar işığın daxil olmasına imkan verən əvvəlcədən dartılmış 500 mikron qalınlığında iki akril elastomerdən istifadə etmişlər. hüceyrəyə su və havanın daxil olmasının qarşısını alır. Bu elastomerin istifadəsi batareyanın özünün deqradasiyasını azaltmağa və onun ömrünü uzatmağa kömək edir [3].
Sənayenin ən diqqətəlayiq çatışmazlıqlarından biri sudur. Bu hüceyrələrin degenerasiyası müxtəlif amillərdən qaynaqlana bilər, lakin ən böyüyü hər hansı bir texnologiyanın ümumi düşməni olan sudur. İstənilən artıq nəmlik və uzun müddət havaya məruz qalma səmərəliliyə mənfi təsir göstərə bilər. üzvi fotovoltaik elementlərin [4]. Əksər hallarda kompüterinizə və ya telefonunuza su düşməsinin qarşısını ala bilsəniz də, paltarınızla bundan qaça bilməzsiniz. İstər yağış, istər paltaryuyan, su qaçılmazdır. müstəqil üzvi fotovoltaik hüceyrə və iki tərəfli örtülmüş üzvi fotovoltaik hüceyrə, hər iki üzvi fotovoltaik hüceyrə 120 dəqiqə suya batırıldı, sərbəst dayanan üzvi fotovoltaik hüceyrənin gücünün olduğu qənaətinə gəldik. Dönüşüm səmərəliliyi yalnız 5,4%.Hüceyrələr 20,8% azalıb [5].
Şəkil 1. İmmersiya vaxtının funksiyası kimi normallaşdırılmış gücə çevrilmə səmərəliliyi. Qrafikdəki xəta çubuqları hər bir strukturda ilkin gücə çevrilmə səmərəliliyinin orta dəyəri ilə normallaşdırılmış standart kənarlaşmanı təmsil edir [5].
Şəkil 2-də Nottingem Trent Universitetində daha bir inkişaf təsvir edilmişdir, bu miniatür günəş batareyası bir iplik içərisinə daxil edilə bilər və daha sonra toxuculuqda toxunur [2]. Məhsula daxil olan hər bir batareya istifadə üçün müəyyən meyarlara cavab verir, məsələn: 3 mm uzunluqda və 1,5 mm enində[2]. Camaşırxanada və ya hava şəraitinə görə paltarların yuyulmasına imkan vermək üçün hər bir qurğu suya davamlı qatranla laminatlanıb [2]. Batareyalar həmçinin rahatlıq üçün hazırlanmışdır və hər biri bir yuvaya quraşdırılmışdır. geyicinin dərisini çıxarmayan və ya qıcıqlandırmayan üsul. Sonrakı araşdırmalar zamanı məlum oldu ki, parçanın 5 sm^2 hissəsinə bənzər kiçik bir paltarda 200-dən çox hüceyrə ola bilər, ideal olaraq 2,5 – 10 volt enerji istehsal edir və belə nəticəyə gəldi ki, cəmi 2000 hüceyrə var Hüceyrələrin smartfonları enerji ilə doldura bilməsi lazımdır [2].
Şəkil 2. Uzunluğu 3 mm və eni 1,5 mm olan mikro günəş elementləri (foto Nottingem Trent Universitetinin izni ilə) [2].
Fotovoltaik parçalar enerji yaradan toxuculuq məhsulları yaratmaq üçün iki yüngül və ucuz polimeri birləşdirir. İki komponentdən birincisi günəş işığından enerji toplayan mikro günəş batareyasıdır, ikincisi isə mexaniki enerjini elektrik enerjisinə çevirən nanogeneratordan ibarətdir [ 6]. Parçanın fotovoltaik hissəsi daha sonra manqan, sink oksid (fotovoltaik material) və mis yodid (yük toplamaq üçün) təbəqələri ilə örtülmüş polimer liflərdən ibarətdir [6]. Sonra hüceyrələr kiçik bir mis məftil və paltara birləşdirilir.
Bu yeniliklərin sirri çevik fotovoltaik cihazların şəffaf elektrodlarındadır. Şəffaf keçirici elektrodlar işığın hüceyrəyə daxil olmasına imkan verən və işıq toplama sürətini artıran fotovoltaik elementlərin komponentlərindən biridir. İndium qatqılı qalay oksidi (ITO) istifadə olunur. ideal şəffaflığı (>80%) və yaxşı təbəqə müqaviməti, eləcə də əla ekoloji sabitlik [7] üçün istifadə edilən bu şəffaf elektrodları hazırlamaq üçün istifadə olunur. şəffaflıq və müqavimətlə birləşən qalınlıq elektrodların nəticələrini maksimuma çatdırır [7].Nisbətdəki istənilən dalğalanma elektrodlara və beləliklə, performansa mənfi təsir göstərəcək.Məsələn, elektrodun qalınlığının artırılması şəffaflığı və müqaviməti azaldır, performansın pozulmasına gətirib çıxarır. Bununla belə, İTO tez istehlak olunan məhdud bir mənbədir. Tədqiqatlar nəinki nailiyyətlər əldə edən alternativ tapmaq üçün davam edir.ITO, lakin ITO performansını üstələməsi gözlənilir [7].
Şəffaf keçirici oksidlərlə dəyişdirilmiş polimer substratlar kimi materiallar indiyə qədər populyarlıq qazanmışdır. Təəssüf ki, bu substratların kövrək, sərt və ağır olduğu göstərilmişdir ki, bu da elastikliyi və performansı əhəmiyyətli dərəcədə azaldır [7]. Tədqiqatçılar problemin həllini təklif edirlər. elektrod əvəzediciləri kimi elastik lif kimi günəş elementlərindən istifadə. Lifli batareya elektroddan və iki fərqli metal teldən ibarətdir ki, onlar burulur və elektrodu əvəz etmək üçün aktiv materialla birləşdirilir [7]. Günəş batareyaları yüngül çəkilərinə görə vəd edir. , lakin problem metal məftillər arasında təmas sahəsinin olmamasıdır ki, bu da təmas sahəsini azaldır və beləliklə, fotovoltaik performansın pisləşməsi ilə nəticələnir [7].
Ətraf mühit faktorları da davamlı tədqiqatlar üçün böyük motivatordur. Hazırda dünya böyük ölçüdə qalıq yanacaq, kömür və neft kimi bərpa olunmayan enerji mənbələrinə əsaslanır. Diqqəti bərpa olunmayan enerji mənbələrindən günəş enerjisi də daxil olmaqla bərpa olunan enerji mənbələrinə çevirərək gələcək üçün zəruri bir sərmayədir. Hər gün milyonlarla insan telefonlarını, kompüterlərini, noutbuklarını, ağıllı saatlarını və bütün elektron cihazlarını doldurur və bu cihazları yalnız gəzərək doldurmaq üçün bizim parçalardan istifadə edərək, qalıq yanacaqlardan istifadəmizi azalda bilərik. Bu, görünə bilər. 1 və ya hətta 500 nəfərlik kiçik miqyasda əhəmiyyətsizdir, on milyonlarla ölçüləndə bu, qalıq yanacaqlardan istifadəmizi əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər.
Günəş elektrik stansiyalarında, o cümlədən evlərin üstündə quraşdırılan günəş panellərinin bərpa olunan enerjidən istifadəyə kömək etdiyi və hələ də çox istifadə olunan qalıq yanacaqların istifadəsini azaltdığı məlumdur. bu təsərrüfatları qurun. Orta ev təsərrüfatları yalnız müəyyən sayda günəş panellərini dəstəkləyə bilər və günəş fermalarının sayı məhduddur. Geniş yer olan ərazilərdə insanların çoxu həmişə yeni günəş elektrik stansiyası tikməkdə tərəddüd edir, çünki bu, həmişəlik mümkünlüyünü bağlayır. və quruda yeni bizneslər kimi digər imkanların potensialı. Son zamanlarda böyük miqdarda elektrik enerjisi istehsal edə bilən çoxlu sayda üzən fotovoltaik panel qurğuları mövcuddur və üzən günəş fermalarının əsas faydası xərclərin azaldılmasıdır [8]. torpaq istifadə olunmur, evlərin və binaların üstündə quraşdırma xərcləri ilə bağlı narahat olmağa ehtiyac yoxdur. Hal-hazırda məlum olan bütün üzən günəş fermaları süni su hövzələrində yerləşir və gələcəkdə bu ibu təsərrüfatları təbii su hövzələrində yerləşdirmək mümkündür.Süni su anbarlarının okeanda rast gəlinməyən bir çox üstünlükləri var [9].Süni su anbarlarını idarə etmək asandır və əvvəlki infrastruktur və yollarla fermalar sadəcə olaraq quraşdırıla bilər. su və torpaq arasındakı temperatur dəyişkənliyinə görə quruya əsaslanan günəş fermaları [9]. Suyun yüksək xüsusi istiliyinə görə, torpağın səthinin temperaturu ümumiyyətlə su obyektlərininkindən daha yüksəkdir və yüksək temperaturun mənfi təsir göstərdiyi göstərilmişdir. Günəş panelinin çevrilmə sürətlərinin performansı. Temperatur bir panelin nə qədər günəş işığı almasına nəzarət etməsə də, bu, günəş işığından aldığınız enerjiyə təsir edir. Aşağı enerjilərdə (yəni, daha soyuq temperaturlarda) günəş panelinin içərisindəki elektronlar istirahət vəziyyətinə, sonra isə günəş işığı vurduqda onlar həyəcanlı vəziyyətə gələcəklər [10]. İstirahət vəziyyəti ilə həyəcanlı vəziyyət arasındakı fərq gərginlikdə nə qədər enerji əmələ gəldiyidir. Yalnız günəş işığı ola bilməz.ht bu elektronları həyəcanlandırır, lakin qızdıra bilər. Günəş panelinin ətrafındakı istilik elektronları enerjiləndirir və onları aşağı həyəcanlı vəziyyətə gətirirsə, günəş işığı panelə dəydikdə gərginlik o qədər də böyük olmayacaqdır [10]. Torpaq udur və emissiya edir. sudan daha asan qızdırılırsa, qurudakı günəş panelindəki elektronların daha yüksək həyəcanlı vəziyyətdə olması ehtimalı var və sonra günəş paneli daha soyuq olan su hövzəsinin üzərində və ya yaxınlığında yerləşir. Sonrakı araşdırmalar sübut etdi ki, soyutma effekti üzən panellərin ətrafındakı su quruda olduğundan 12,5% daha çox enerji istehsal etməyə kömək edir [9].
İndiyə qədər günəş panelləri Amerikanın enerji ehtiyacının yalnız 1%-ni ödəyir, lakin bu günəş fermaları süni su anbarlarının dörddə birinə qədər tikilsəydi, günəş panelləri Amerikanın enerji ehtiyacının təxminən 10%-ni qarşılayardı. Üzən enerjinin olduğu Koloradoda. panellər mümkün qədər tez istifadəyə verildi, Koloradoda iki böyük su anbarı buxarlanma səbəbindən çoxlu su itirdi, lakin bu üzən panellərin quraşdırılması ilə su anbarlarının qurumasının qarşısı alındı və elektrik enerjisi istehsal edildi [11].Hətta insanın yüzdə biri də -Günəş fermaları ilə təchiz edilmiş su anbarları ən azı 400 gigavat elektrik enerjisi istehsal etmək üçün kifayət edər ki, bir ildən çox müddətə 44 milyard LED işıq lampasını işə salmağa kifayət edər.
Şəkil 4a Şəkil 4b ilə müqayisədə üzən günəş batareyasının təmin etdiyi güc artımını göstərir. Son on ildə bir neçə üzən günəş ferması olmasına baxmayaraq, onlar hələ də enerji istehsalında belə böyük fərq yaradırlar. Gələcəkdə üzən günəş fermalarında daha bol hala gəlsə, istehsal olunan ümumi enerjinin 2018-ci ildəki 0,5 TW-dan 2022-ci ilin sonuna qədər 1,1 TW-a qədər üç dəfə artacağı deyilir.[12].
Ekoloji baxımdan bu üzən günəş fermaları bir çox cəhətdən çox faydalıdır. Günəş fermaları qalıq yanacaqlardan asılılığı azaltmaqla yanaşı, həm də suyun səthinə çatan hava və günəş işığının miqdarını azaldır ki, bu da iqlim dəyişikliyini geri qaytarmağa kömək edə bilər [9]. Küləyin sürətini və birbaşa günəş işığının suyun səthinə dəyməsini ən azı 10% azaldan ferma qlobal istiləşmənin tam onilliyini kompensasiya edə bilər [9].Biomüxtəliflik və ekologiya baxımından heç bir böyük mənfi təsir aşkar edilmir. Panellər yüksək küləyin qarşısını alır. su səthində fəaliyyət göstərir, bununla da çay sahilində eroziyanı azaldır, bitki örtüyünü qoruyur və stimullaşdırır.[13]. Dəniz həyatının təsirlənib-təsir etməməsi ilə bağlı qəti nəticələr yoxdur, lakin Ecocean tərəfindən yaradılmış qabıqla dolu bio-daxma kimi tədbirlər dəniz həyatını potensial olaraq dəstəkləmək üçün fotovoltaik panellərin altına batmışdır.[13]. Davam edən tədqiqatların əsas narahatlıqlarından biri kimi infrastrukturun quraşdırılması ilə əlaqədar qida zəncirinə potensial təsirdir.texnogen su anbarlarında deyil, açıq sularda fotovoltaik panellər.Sulara az günəş işığı daxil olduqda, fotosintez sürətinin azalmasına səbəb olur, nəticədə fitoplankton və makrofitlərin kütləvi şəkildə itkisi baş verir.Bu bitkilərin azalması ilə heyvanlara da təsir edir. qida zəncirinin aşağı olması və s., suda yaşayan orqanizmlər üçün subsidiyalara səbəb olur [14]. Bu hələ baş verməsə də, bu, üzən günəş fermalarının əsas çatışmazlığı olan ekosistemə gələcək potensial zərərin qarşısını ala bilər.
Günəş bizim ən böyük enerji mənbəyimiz olduğundan, bu enerjidən istifadə etməyin yollarını tapmaq və onu icmalarımızda istifadə etmək çətin ola bilər. Hər gün mövcud olan yeni texnologiyalar və innovasiyalar bunu mümkün edir. Geyinilə bilən günəş enerjisi ilə işləyən geyimlər çox olmasa da almaq və ya üzən günəş fermalarını hazırda ziyarət etmək, bu texnologiyanın böyük potensiala və ya parlaq gələcəyə malik olmadığı faktını dəyişdirmir. evlərin üstündə günəş panelləri.Geyilə bilən günəş batareyaları hər gün geyindiyimiz paltarlar kimi adi hala gəlməzdən əvvəl uzun bir yol keçməlidir.Gələcəkdə günəş batareyalarının bizim aramızda gizlənmədən gündəlik həyatda istifadə ediləcəyi gözlənilir. Önümüzdəki onilliklərdə texnologiya irəlilədikcə günəş sənayesinin potensialı sonsuzdur.
Raj Şah haqqında Dr. Raj Şah 27 il işlədiyi Nyu Yorkdakı Koehler Instrument Company-nin direktorudur. O, IChemE, CMI, STLE, AIC, NLGI, INSMTC, Institute of Instituts-da həmkarları tərəfindən seçilmiş həmkarıdır. Fizika, Enerji Tədqiqatları İnstitutu və Kral Kimya Cəmiyyəti. ASTM Qartal Mükafatı laureatı Dr. Şah bu yaxınlarda ən çox satılan “Yanacaq və sürtkü materialları kitabçası”nı birgə redaktə etmişdir. 2020 – David Phillips – Petro Sənaye Xəbərləri Məqaləsi – Petro Online (petro-online.com)
Dr. Şah Penn State Universitetində kimya mühəndisliyi üzrə fəlsəfə doktoru dərəcəsinə və Londondakı Chartered Management School-un üzvüdür.O, həmçinin Elmi Şuranın Mütəxəssis Alimi, Energetika İnstitutunun və Böyük Britaniya Mühəndislik Şurasının Nizamnaməli Neft Mühəndisidir.Dr.Şah bu yaxınlarda Birləşmiş Ştatların ən böyük mühəndislik cəmiyyəti olan Tau beta Pi tərəfindən Görkəmli Mühəndis adına layiq görülüb. O, Farmingdale Universiteti (Mexanika Texnologiyası), Auburn Universiteti (Tribologiya) və Stony Brook Universitetinin (Kimya Mühəndisliyi/) məsləhət şuralarındadır. Material Elmləri və Mühəndisliyi).
Raj SUNY Stony Brook-da Material Elmləri və Kimya Mühəndisliyi Departamentinin köməkçi professorudur, 475-dən çox məqalə dərc edib və 3 ildən artıqdır ki, enerji sahəsində fəaldır. Raj haqqında ətraflı məlumatı Koehler Instrument Company-nin Direktorunda tapa bilərsiniz Beynəlxalq Fizika İnstitutunun Təqaüdçüsü seçilib Petro Online (petro-online.com)
Xanım Mariz Baslious və cənab Blerim Qaşi SUNY-də kimya mühəndisliyi tələbələri, Dr. Rac Şah isə universitetin xarici məsləhət şurasına sədrlik edirlər. Mariz və Blerim Holtzville, NY-da Koehler Instrument, Inc.-də artan təcrübə proqramının bir hissəsidir. tələbələri alternativ enerji texnologiyaları dünyası haqqında daha çox öyrənməyə həvəsləndirir.
Göndərmə vaxtı: 12 fevral 2022-ci il
