Разработаны солнечные батареи, демонстрирующие высокую эффективность при работе под водой.
Все люди знают, что вода имеет сине-зеленоватый оттенок. Причина этого заключается в том, что атомы кислорода и водорода, из которых состоят молекулы воды, активно поглощают красную и инфракрасную часть спектра видимого света, беспрепятственно пропуская лишь сине-зеленую составляющую. Но инфракрасный свет несет в себе основную долю солнечной энергии, которую наиболее эффективно поглощают традиционные кремниевые фотогальванические элементы. Это является основной причиной того, что в настоящее время получение солнечной энергии под водой практически нигде не используется, хотя потребность в такой технологии имеется, и весьма немалая. Но вскоре это положение может измениться благодаря тому, что специалисты Научно-исследовательской лаборатории ВМФ США (Naval Research Laboratory, NRL) разработали новый тип фотогальванических элементов для солнечных батарей, которые будут эффективно работать на глубине под толстым слоем воды.
Ключевым моментом новой технологии слала разработка полупроводникового материала, который демонстрирует высокий фотогальванический эффект на свету синего и зеленого цвета. Ученые NRL использовали фосфид индия-галлия, который демонстрирует самую высокую эффективность преобразования в длинах волн света между 400 и 700 нанометрами, что идеально подходит для подводного применения. Из-за такого узкого диапазона чувствительности фотогальванические ячейки демонстрируют высокую эффективность даже в условиях низкой освещенности.
При проведении испытаний подводные солнечные батареи были опущены на глубину около 10 метров. Несмотря на то, что сила света, прошедшего сквозь толщу воды, значительно снизилась, батареи выдавали 7 Ватт мощности на 1 квадратный метр площади. Такой уровень вырабатываемой энергии вполне достаточен, что бы с помощью батарей большей площади привести в движение небольшую легкую субмарину. А работоспособность солнечных батарей сохраняется, естественно со снижением вырабатываемого количества энергии, при погружении их на глубину до 30 метров.
Такие солнечные батареи в ближайшее время смогут стать источниками энергии для автономных подводных систем, исследовательских станции, сетей подводных датчиков и прочих подводных устройств, которые вынуждены получать солнечную энергию от своей надводной части или по кабелю, связывающему их с источником энергии на судне или на берегу.
Источник
Новые солнечные батареи могут работать под водой
Исследовательская группа из американской Военно-морской исследовательской лаборатории говорит о разработке солнечных фотоэлектрических панелей, способных работать под водой, обеспечивая необходимым электричеством подводные морские сенсоры на глубине до 9 метров.
Авторы разработки говорят, что традиционно подводные электрические автономные системы и сенсоры имели очень ограниченную популярность как раз по причине ограниченной доступности электричества. Как правило, такие системы до сих пор базировались на береговых системах питания или получили электричество от надводных систем, например от кораблей. Попытки использовать традиционные фотоэлектрические панели в большинстве случаев не приводили к успеху, так как обычные солнечные батареи очень чувствительны к свету и под водой они просто не получают ультрафиолетового света в достаточном количестве, чтобы начать генерировать электричество.
«С новыми панелями мы можем практически неограниченно использовать подводные автономные системы, исследуя морское пространство и наблюдая за окружающей средой», — говорит Филип Дженкинс, один из авторов разработки. По его словам, сбор солнечного света под водой по-прежнему представляет собой проблему, поэтому в подводных панелях исследователи несколько изменили принцип сбора фотонов и их преобразования в электричество.
Дженкинс говорит, что под водой солнечный свет меняет длину своей волны, а также частично поглощается самой водной средой, однако если панель перенастроить на «водный солнечный свет», то и она сможет генерировать электричество в необходимых количествах. Изначально специалисты пытались изготавливать солнечные батареи для подводного использования на основе кристаллизованных кремниевых элементов, тогда как сейчас они пришли к выводу о том, что целесообразнее применять аморфные кремниевые ячейки.
Специалисты пришли к выводу, что для выполнения работ по сбору фотонов под водой хорошо подходит высококачественный фосфид индия галлия (GaInP), ячейки которого подходят для работы в водной среде и хорошо чувствительны к свету в видимом диапазоне (400-700 нанометров). В результате этого, созданные панели могут генерировать так называемый низкий темновой ток, получаемый в условиях слабой освещенности.
Дженкинс говорит, что под водой солнечный свет смещается в сторону синего и зеленого спектров, что и позволяет ячейкам GaInP работать с нужной эффективностью. Первые опыты показали, что при глубине в 9,1 метра панели способны генерировать около 7 ватт на квадратный метр площади батарей. На практике это позволяет развертывать электрическое автономное оборудование в прибрежных зонах, где глубина не превышает 20-30 метров.
Источник
Солнечные батареи под водой
При погружении в воду солнечные батареи теряют большую долю производительности, но не становятся бесполезными. Индийские специалисты доказали, что под водой фотоэлементы можно использовать для обеспечения работы сенсоров, а также ряда других коммерческих приложений. В эксперименте был задействован аморфный кремниевый солнечный элемент компании Panasonic.
В рамках исследования свойств солнечного элемента из аморфного кремния под водой экспериментаторы из Технологического института Канпура и Технологического института Бирла выяснили, что он окажется пригодным для зарядки некоторых подводных устройств, при этом низкие температуры повысят его производительность, а вода обеспечит самоочищение панели.
В водной среде фотоэлементы теряют производительность из-за сниженного солнечного излучения, однако группа ученых заявила, что это справедливо не для всех панелей. Моно-и поликристаллические элементы действительно теряют до 20% своей производительности, тогда как панели из некристаллического кремния при погружении менее чем на полтора метра имеют более высокий показатель конверсии, а значит, и потенциал для использования в малых электронных устройствах разного назначения.
При проведении эксперимента они погрузили в воду на глубину двух метров солнечный элемент из аморфного кремния с покрытием из полидиметилсилоксана (PDMS) – одного из самых распространенных полимеров в оптоэлектронных устройствах. PDMS является идеальным покрытием для такого испытания из-за своих водоотталкивающих свойств, инертности, нетоксичности и негорючести. Покрытие из PDMS повысило производительность солнечного элемента на 2.79%.
Ученые объяснили, что некристаллический кремний является наилучшим материалом для подводных солнечных элементов благодаря своей спектральной чувствительности при длине волн 380-780 нм. Испытания были проведены в четырех типах водной среды: деионизированной, пресной озерной, морской и искусственном соленом растворе (3.5%) на основе морской соли.
Худший показатель производительности получен в озерной воде, где бактерии, водоросли и другие естественные загрязнения значительно снизили прозрачность среды. Наилучший показатель конверсии в 0.0367 Вт был достигнут в деионизированной воде, а в натуральной и искусственной морской воде он составил 0.0337Вт и 0.0320 Вт, соответственно.
Анализ последствий подводного солнечного излучения на фотоэлементе из аморфного кремния в различных средах был опубликован в научном журнале Energy Research.
А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!
Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!
Источник
Созданы подводные солнечные батареи
Подводные автономные системы и сенсорные платформы сильно ограничены в использовании из‑за отсутствия долгоживущего источника энергии. То, что питает их сегодня, расположено или на берегу, или на надводной платформе. Попытки применения традиционных солнечных батарей не над, а под водой не имели успеха – в первую очередь из‑за недостатка солнечного света, а также в силу использования батарей, приспособленных к работе с обычным, наземным спектром. Причем, по словам ученых, хотя вода и абсорбирует солнечный свет, основная техническая проблема состоит в разработке батареи, которая могла бы эффективно конвертировать оставшиеся «подводные» фотоны в электричество.
Несмотря на то что абсолютная интенсивность солнечного облучения под водой ниже, спектральный состав оставшегося потока фотонов узок, что должно способствовать высокой конверсионной эффективности, если солнечная батарея «заточена» под спектр падающих на нее длин волн. Все предыдущие попытки использовать солнечные батареи под водой концентрировались на применении ячеек на монокристаллическом кремнии, а совсем недавно – и на аморфном.
Предварительные испытания на глубине 9,1 метра показали выход электроэнергии на уровне 7 Вт на квадратный метр солнечной батареи; это ниже, чем у современных наземных систем, но достаточно для тех задач, которые ставятся перед батареями. Правда, использование индия сильно удорожает данное оборудование, но, поскольку подводные солнечнее батареи предполагается применять преимущественно в военных и других стратегических проектах, такие затраты признаются приемлемыми.
Отправить на Email
Ассоциация «НП Совет рынка» разработает добровольную систему координации использования различных «зеленых» инструментов.
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ), Электроэнергия, Электроэнергетика, Экология
Потребление электроэнергии за девять месяцев 2021 года в целом по России составило 804,7 млрд кВт•ч, что на 5,5% больше, чем за такой же период 2020 года.
Электроэнергия, Потребление электроэнергии
Как формируют облик электроэнергетики ближайшего будущего сегодняшние вызовы и тенденции и в каком направлении будут развиваться инновации в российской энергетике, анализируют эксперты кафедры организационно-управленческих инноваций РЭУ имени Г. В. Плеханова Александр Захаров, Максим Максимов, Федор Акулинин, Михаил Хачатурян.
Инновации, Новые технологии, Декарбонизация, Электроэнергия
По данным АО «СО ЕЭС», 22 июня 2021 года в Единой энергетической системе России был зафиксирован новый летний максимальный уровень потребления электрической мощности, который составил 122 684 МВт. Потребление мощности в ЕЭС России 23 июня обновило летний максимум второй раз за неделю.
ЕЭС, Электроэнергия, Потребление электроэнергии
Он — супергерой, работающий без выходных. Он невероятно быстр — даже скорость света не поспевает за ним. Бесстрашен, вынослив, исполнителен. И в то же время он — тот, о котором мы редко вспоминаем, в большинстве своем не заботимся и практически не бережем. Конечно, речь идет о головном мозге.
Специалисты филиала МРСК Северо-Запада «Колэнерго» провели уроки безопасности в пяти младших группах детского летнего лагеря на базе средней школы № 1 поселка энергетиков Мурмаши.
Кабельная арматура, МРСК, Электричество, Провод
В ближайшее время ОАО «РАО Энергетические системы Востока» начнет строительство двух крупных энергообъектов.
Провод, ГРЭС, Минэнерго, Мощность, ТЭЦ, Кабельная арматура, Электростанция
Остановленная ранее АЭС «Ои» в префектуре Фукуи к западу от Токио стала в июне первой атомной станцией, возобновившей работу после трагических событий с землетрясением и цунами, когда произошла авария на АЭС «Фукусима».
Кабельная арматура, АЭС, Электричество, Электроэнергия, Энергия, Электростанция
ЧТО: XII Международная специализированная выставка газовой промышленности и технических средств для газового хозяйства «РосГазЭкспо»; X Специализированная выставка по теплоэнергетике «Котлы и горелки»; IV Международная специализированная выставка «Энергосбережение и энергоэффективность. Инновационные технологии и оборудование».
ГДЕ: Санкт-Петербург, выставочный комплекс «Ленэкспо».
СОСТОЯЛОСЬ: 31 мая – 3 июня 2012 года.
Провод, Газпром, Котельная, Лампа, Мини-тэц, Теплопровод, Теплоснабжение, ТЭЦ, Энергия, Энергосбережение, Кабельная арматура, Тепловая энергетика
Российско-немецкое энергетическое агентство «Рудеа» готово заняться повышением эффективности систем теплоснабжения Саратовской области.
СРО, Минэнерго, ТГК, Теплоснабжение, Энергосбережение, Кабельная арматура
Микроволновая печь, как и составляющий ее основу магнетрон, до сих пор имеют множество противников. Масса негативных мифов о СВЧ-печах находят своих почитателей, а фейковые новости о вреде бытовой техники распространяются по всему миру.
Даже у энерджайзеров – тех, кто постоянно фонтанирует идеями, полон жизненных сил и стремления покорить новые высоты, наступает момент, когда внутренняя батарейка садится. Но это состояние можно изменить с помощью простых способов.
ДПМ-2, ДПМ-штрих и, наконец, новое, пока неизвестное широкой отраслевой публике понятие – КОММод, обозначают одну программу, цели и суть которой заключаются в модернизации генерирующих мощностей отечественной энергетики. Все просто и сложно одновременно, поскольку профессиональное сообщество разделилось на тех, кто ждет от грядущей программы прорывных результатов, и на тех, кто осторожно заявляет о назревших рисках.
Модернизация в энергетике
Мы привыкли, что ветроэнергетика – это электричество, добываемое с помощью «ветряков» – высоких мачт, на которых расположены лопасти, похожие на мельничные. Однако на самом деле способов добычи энергии ветра существует множество. Как и ветроэнергетических конструкций.
Ветроэнергетика, Альтернативная энергетика, Возобновляемая энергетика, Ветровой генератор
Теплоэнергетика является стратегической отраслью, около 70% всей теплогенерации страны находится в собственности госкомпаний. Вместе с тем эксперты отмечают высокий уровень износа оборудования, большие объемы дотаций со стороны государства и слабый интерес со стороны частных инвесторов.
Тепловая энергетика, ТЭС
Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.
Источник
