Güneşten gelen enerjiyi yakalama ve kullanma fikrini güneş panelleriyle ilişkilendirmemize rağmen, insanlık bu enerji kaynağını o zamandan beri kullanıyor. Binlerce yıl önce evinizi aydınlatmak ve ısıtmak için, sıcak su alın ve pişirin. Rüzgar gelince, şu anki değirmenler, Don Kişot Cervantes'te zaten tasvir edilenlerin bir evrimidir.
Teknolojik gelişmeler, diğerleri arasında güneşin ve rüzgarın enerjisini bir şeye dönüştürdü. giderek daha verimli ve kullanımı kolay, ancak fosil yakıtları kalıcı olarak unutup yalnızca alternatif enerjiler. Dünya çapında yüzlerce araştırmacı ve mühendis grubu, bu enerjilerin verimliliğini artırmak için çalışıyor ve bunlar, onların son yıllardaki yenilikçi fikirlerinden bazıları olup, güneş, rüzgar ve hidroelektrik gibi yenilenebilir enerjilerdeki önemli ilerlemelere dikkat çekiyor.
1. Perovskitler: Güneş enerjisinin geleceği
Mevcut silikon bazlı güneş pilleri bazı sınırlamalardan muzdariptir. Silikon, doğada mevcut olmasına rağmen, en saf haliyle komplikasyonlara neden olur ve bunun sonucunda, verimliliği arttırılması zor olan sert ve nispeten ağır paneller ortaya çıkar. Burası perovskitler.
Perovskitler bir temsil eder geniş malzeme kategorisi Bu sınırlamalara olası bir çözüm sunan. Kurşun gibi metaller ve klor gibi bir halojen ile karbon ve hidrojen bağlarının oluşturduğu organik moleküllerden oluşan hafif ve uyarlanabilir bir kristal yapı oluştururlar.
Çünkü onlar üretimi ucuz Perovskitlerin enerji verimliliğinde kayda değer bir iyileşme sağlaması, kayda değer bir iyimserlik yarattı. Ayrıca bu malzemeler esnek ve hafif formatlarda uygulanabiliyor ve bu da geleneksel malzemelerin sınırlamaları olmaksızın her yüzeye uyarlanabilen güneş panellerinin oluşturulmasına olanak tanıyor.
Ancak iki önemli sorun sunuyorlar: seri üretimin zorluğu ve çevresel maruziyete karşı istikrarsızlıkbu da uzun vadeli dayanıklılığını sınırlıyor. Buna rağmen birçok araştırma ekibi bu yönleri geliştirmek için yorulmadan çalışıyor ve bazı deneysel ilerlemeler perovskitlerin dış mekan koşullarına daha iyi dayanabildiğini gösterdi.
2. Fotovoltaik mürekkepteki gelişmeler
Perovskitlerin seri üretiminin zorluklarının üstesinden gelmek için bir ekip Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı yaratılmasıyla umut verici bir çözüm geliştirdi. fotovoltaik mürekkep. Bu teknik, perovskitlerin doğrudan farklı yüzeylere uygulanmasına olanak tanıyarak üretim sürecini büyük ölçüde basitleştirir.
Bu tür bir yenilik sayesinde perovskit güneş pilleri seri üretilebilir, böylece maliyetler azaltılabilir ve ölçeklenebilirlik geliştirilebilir. Bu mürekkebin oluşturulması, iyot, kurşun ve metilamonyumdan oluşan basit bir perovskit ile başladı ve yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duymadan kristalleşmeyi kolaylaştırmak için klor gibi bileşiklerin eklenmesiyle çeşitli testler yapıldı.
Bu teknoloji, güneş panellerini daha erişilebilir hale getirerek ve bunların çatılardan duvarlara ve hatta pencerelere kadar çok çeşitli yapılara kurulumuna olanak tanıyarak fotovoltaik endüstrisinde devrim yaratmayı vaat ediyor.
3. Rüzgar türbinlerinde çift rotor
Rüzgar enerjisi son yıllarda önemli ölçüde ilerleme kaydetti, ancak jeneratörlerin tabanındaki enerji kaybı nedeniyle türbinlerin verimsizliği yinelenen bir sınırlama oldu. Araştırmacılara göre Anupam Sharma y Hui Hu Iowa Enerji Merkezi'ne göre bunun nedeni, türbinlerin tabanındaki büyük yuvarlak yapıların rüzgara müdahale etmesi ve koşullara bağlı olarak verimliliği yaklaşık %8 ila %40 oranında düşürmesidir.
Sharma ve Hu tarafından önerilen çözüm ikinci bir rotor ekle jeneratörün arkasında daha küçüktür. Simülasyonlar ve rüzgar tüneli testleri, ilave bir rotorun verimliliği şu şekilde artırabileceğini göstermiştir: 18%.
Bu, rüzgar üretim teknolojisinde önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor ve gelecekteki kurulumların daha kompakt ve verimli olmasını sağlıyor. Araştırmacılar, ikinci rotorun en iyi yerleşimini ve üretim maliyetlerini çok fazla artırmadan enerji hasadının nasıl en üst düzeye çıkarılacağını belirlemek için farklı konfigürasyonları test etmeye devam ediyor.
4. Yüzer güneş panelleri
Fransız şirketi Ciel ve Terre 2011 yılından bu yana yenilikçi bir sistem geliştirmiştir. Hydrelio Yüzer PVGüneş panellerinin rezervuarlar ve göller gibi büyük su kütlelerine yerleştirilmesine olanak tanır. Bu teknoloji, normalde kullanılmayan alanları önemli enerji üretim kaynaklarına dönüştürmeyi vaat ediyor.
Bu tip yüzer güneş paneli, sınırlı araziye sahip bölgeler veya büyük miktarda su gerektiren endüstriler için idealdir ve bu yüzeyleri endüstriyel veya tarımsal ihtiyaçlardan ödün vermeden potansiyel elektrik jeneratörlerine dönüştürür. Ayrıca yüzen güneş panelleri sıcak iklimlerde suyun buharlaşmasını azaltabiliyor, bu da bir başka avantaj.
Yüzer güneş panellerinin montajı ve sökülmesi kolaydır, ölçeklenebilirdir ve ağır ekipman gerektirmez. Şu anda ilk kurulumlar aşağıdaki ülkelerde gerçekleştirilmektedir: Büyük Britanya y Japonyave teknolojinin önümüzdeki yıllarda genişlemeye devam etmesi bekleniyor.
5. Yenilenebilir enerjilere uygulanan yapay zeka (AI)
La yapay zeka Yenilenebilir enerjinin geliştirilmesinde de önemli bir rol oynuyor. Yenilenebilir kaynaklara dayalı elektrik ağlarının yönetimi ve optimizasyonuna uygulanan yapay zeka, tüketim modellerini tahmin ederek enerji üretimini kayıpları önleyecek şekilde ayarlayabilir. Yapay zeka tabanlı akıllı şebekeler, güneş ve rüzgar gibi değişken yenilenebilir enerjilerin daha verimli entegrasyonunu sağlar ve küresel enerji arzının istikrarını artırır.
Buna şunun kullanımı da eklendi: makine öğrenimi algoritmaları Enerji üretimini hava durumu ve diğer çevresel faktörlere göre tahmin etmek, her kurulumun performansını optimize etmek ve dalgalanmaların etkisini azaltmak.
6. 2023 yılında güneş enerjisinin büyümesi ve beklentileri
Geçen yıl, Fotovoltaik Güneş Enerjisi dünya çapında yeni kilometre taşlarına ulaştı. Uluslararası Enerji Ajansı'nın (IEA) verilerine göre güneş enerjisi üretim kapasitesinin 2023'dan fazla artması bekleniyor. 500 GW. Bu benzeri görülmemiş büyüme, teknolojik ilerlemeler ve azalan üretim maliyetlerinin birleşiminden kaynaklanmaktadır.
2023 yılı İspanya gibi ülkelerde de fotovoltaik güneş enerjisi kurulu gücü açısından tarihi bir rekor yılı olarak tarihe geçti. 28% bir önceki yıla göre. Bu artış, birçok ülkenin iklim değişikliğiyle mücadele ve sera gazı emisyonlarını azaltma konusundaki kararlılığını yansıtıyor.
Güneş panelleri, aşağıdaki gibi yeniliklerle kentsel ortamlara daha entegre hale geliyor: güneş pencereleri y fotovoltaik yapı malzemeleri Binaların kendi elektriğini üretmesine olanak sağlıyor. Bu mimari yaklaşım, ticari ve konut binalarında popülerlik kazanarak elektrik şebekesine bağımlılığı azalttı.
El enerji depolama Ayrıca güneş enerjisinin daha istikrarlı kullanımına olanak tanıyan daha verimli pil sistemleriyle de kayda değer bir ilerleme kaydetti. Bu, doğrudan güneş ışığının olmadığı durumlarda bile güneş enerjisini daha güvenilir hale getirdi.
Perovskitler, yapay zeka ve yüzen güneş panelleri gibi elektriği üretme ve tüketme biçimimizde devrim yaratmayı vaat eden yeni teknolojiler sayesinde yenilenebilir enerjiye geçiş her zamankinden daha fazla mevcut. Bu ilerlemeler bizi daha sürdürülebilir bir geleceğe yaklaştırmakla kalmıyor, aynı zamanda iklim değişikliğinin etkilerini hafifletmek ve daha temiz bir enerji matrisini garanti altına almak için de önemli bir adımı temsil ediyor.