As beskaving groeit, nimt de enerzjy dy't nedich is om ús manier fan libjen te stypjen elke dei ta, wêrtroch't wy nije en ynnovative manieren moatte fine om ús duorsume boarnen, lykas sinneljocht, te benutten om mear enerzjy te meitsjen foar ús maatskippij om foarút te gean.
Sinneljocht hat ieuwenlang it libben op ús planeet soarge en ynskeakele. Oft direkt of yndirekt, de sinne lit de generaasje fan hast alle bekende enerzjyboarnen lykas fossile brânstoffen, hydro, wyn, biomassa, ensfh As beskaving groeit, de enerzjy nedich om te stypjen ús manier fan libjen nimt elke dei ta, wat ús fereasket om nije en ynnovative manieren te finen om ús duorsume boarnen te benutten, lykas sinneljocht, om mear enerzjy te meitsjen foar ús maatskippij om Progress troch te gean.
Sa fier werom as de âlde wrâld hawwe wy kinne oerlibje op sinne-enerzjy, mei help fan sinneljocht as in enerzjyboarne ûntstien yn gebouwen boud mear as 6.000 jier lyn, troch it oriïntearjen fan it hûs sa dat sinneljocht giet troch iepenings dy't fungearje as in foarm fan ferwaarming .Tûzenen jierren letter brûkten Egyptners en Griken deselde technyk om har huzen simmerdeis koel te hâlden troch se te beskermjen fan 'e sinne [1]. Grutte finsters mei inkele ruten wurde brûkt as sinnetermyske finsters, wêrtroch waarmte fan 'e sinne ynkomt, mar fange de waarmte binnen.Sinneljocht wie net allinnich essinsjeel foar de waarmte dy't it produsearre yn 'e âlde wrâld, mar it waard ek brûkt om iten te bewarjen en te behâlden troch sâlt. By salinization wurdt de sinne brûkt om giftig seewetter te ferdampen en sâlt te krijen, dat sammele wurdt yn sinne swimbaden [1]. Yn 'e lette Renêssânse, Leonardo da Vinci foarstelde de earste yndustriële tapassing fan konkave spegel sinne concentrators as wetter kachels, en letter Leonardo ek foarstelde de technology fan welding copper mei help fan sinne strieling en tastean technyske oplossings te rinnen tekstyl masines [1]. Al gau ûnder de Yndustriële Revolúsje makke W. Adams wat no in sinne oven neamd wurdt. Dizze oven hat acht symmetryske sulveren glêzen spegels dy't foarmje in achtkantige reflektor. Sinneljocht is konsintrearre troch spegels yn in mei glêzen bedekte houten doaze dêr't de pot pleatst wurdt en lit it siede[1]. Snel foarút in pear hûndert jier en de sinne stoommasine waard boud om 1882 [1]. Abel Pifre brûkte in konkave spegel 3.5 m yn diameter en rjochte it op in silindryske stoomketel dy't genôch krêft produsearre om de drukparse te riden.
Yn 2004 waard de earste kommersjele konsintrearre sinne-sintrale fan 'e wrâld neamd Planta Solar 10 oprjochte yn Sevilla, Spanje.Sinneljocht wurdt reflektearre op in toer fan likernôch 624 meter, dêr't sinne-ûntfangers ynstalleare wurde mei stoomturbines en generators. Dit is by steat om enerzjy op te wekken. Hast in desennium letter, yn 2014, iepene de grutste sinne-sintrale fan 'e wrâld yn Kalifornje, de FS. 1].
Net allinich wurde fabriken boud en brûkt, mar konsuminten yn retailwinkels meitsje ek nije technologyen. Sinnepanielen makken har debút, en sels sinne-oandreaune auto's kamen yn it spul, mar ien fan 'e lêste ûntjouwings dy't noch oankundige wurde moatte is nije sinne- oandreaun wearable technology.Troch it yntegrearjen fan in USB-ferbining of oare apparaten makket it ferbining mooglik fan klean nei apparaten lykas boarnen, tillefoans en earbuds, dy't ûnderweis opladen wurde kinne. Krekt in pear jier lyn, in team fan Japanske ûndersikers oan de Riken Ynstitút en Torah Industries beskreau de ûntwikkeling fan in tinne organyske sinne sel dat soe waarmte-print klean op klean, wêrtroch't de sel te absorbearjen sinne-enerzjy en brûk it as in macht boarne [2] ]. Mikro sinnesellen binne organyske fotovoltaïsche sellen mei termyske stabiliteit en fleksibiliteit oant 120 °C [2]. Leden fan 'e ûndersyksgroep basearre organyske fotovoltaïske sellen op in materiaal neamd PNTz4T [3]. PNTz4T is in healgeleidend polymeer earder ûntwikkele troch Riken foar poerbêste environmental stabiliteit en hege macht konverzje effisjinsje, dan beide kanten fan 'e sel binne bedekt mei elastomer, in rubber-lykas materiaal [3]. de sel mar foarkomme dat wetter en lucht yn 'e sel komme. It gebrûk fan dit elastomeer helpt de ôfbraak fan' e batterij sels te ferminderjen en har libben te ferlingjen [3].
Ien fan 'e meast opfallende tekoarten fan' e yndustry is wetter. De degeneraasje fan dizze sellen kin feroarsake wurde troch in ferskaat oan faktoaren, mar de grutste is wetter, de mienskiplike fijân fan elke technology. Elke oerstallige focht en langere bleatstelling oan loft kin de effisjinsje negatyf beynfloedzje fan organyske fotovoltaïsche sellen [4].Wylst jo yn de measte gefallen foarkomme kinne dat jo wetter op jo kompjûter of tillefoan krije, kinne jo it net foarkomme mei jo klean. Oft it no rein is of in waskmasine, wetter is net te ûntkommen. Nei ferskate testen op de frijsteande organyske fotovoltaïske sel en de dûbelside coated organyske fotovoltaïske sel, beide organyske fotovoltaïske sellen waarden ûnderdompele yn wetter foar 120 minuten, waard konkludearre dat de krêft fan 'e frijsteande organyske fotovoltaïske sel wie De konverzje-effisjinsje wurdt allinich fermindere troch 5,4%.Sellen sakke mei 20,8% [5].
Figure 1. Normalized macht konverzje effisjinsje as funksje fan immersion time.The flater bars op 'e grafyk fertsjintwurdigje de standertdeviaasje normalisearre troch it gemiddelde fan' e earste macht omsetting effisjinsje yn elke struktuer [5].
Figuer 2 toant in oare ûntwikkeling oan de Nottingham Trent University, in miniatuer sinnesel dy't ynbêde wurde kin yn in garen, dy't dan yn in tekstyl weefd wurdt [2]. Elke batterij dy't yn it produkt opnommen is foldocht oan bepaalde kritearia foar gebrûk, lykas de easken fan 3mm lang en 1,5mm breed[2].Elke ienheid is laminearre mei in wettertichte hars om wask te waskjen yn 'e waskkeamer of troch waar [2]. De batterijen binne ek oanpast foar komfort, en elk is monteard yn in Yn fierder ûndersyk waard fûn dat yn in lyts stikje klean fergelykber mei in 5cm^2 diel fan stof krekt mear as 200 sellen kinne befetsje, ideaal produsearje 2,5 – 10 volt oan enerzjy, en konkludearre dat d'r mar 2000 sellen binne Sellen moatte smartphones kinne oplade [2].
figuer 2. Micro sinnesellen 3 mm lang en 1,5 mm breed (foto mei dank oan Nottingham Trent University) [2].
Fotovoltaïske stoffen fuse twa lichtgewicht en lege kosten polymers te meitsjen enerzjy-generearjende tekstyl. De earste fan de twa komponinten is in mikro sinne sel, dy't rispinge enerzjy út sinneljocht, en de twadde bestiet út in nanogenerator, dy't konvertearret meganyske enerzjy yn elektrisiteit. 6]. It fotovoltaïske diel fan de stof bestiet út polymearfezels, dy't dan bedekt wurde mei lagen fan mangaan, sinkokside (in fotovoltaïsk materiaal), en koperjodide (foar ladingssamling) [6]. De sellen wurde dan meiinoar weefd mei in lyts koperdraad en yntegreare yn it klean.
It geheim efter dizze ynnovaasjes leit yn 'e transparante elektroden fan fleksibele fotovoltaïske apparaten. Transparante conductive elektroden binne ien fan' e komponinten op fotovoltaïske sellen dy't ljocht yn 'e sel kinne litte, wêrtroch't de ljochtkolleksje taryf ferheget. Indium-doped tin okside (ITO) wurdt brûkt om dizze transparante elektroden te meitsjen, dy't brûkt wurdt foar syn ideale transparânsje (> 80%) en goede blêdresistinsje en ek poerbêste miljeustabiliteit [7]. De ITO is krúsjaal om't al syn komponinten yn hast perfekte proporsjes binne. dikte kombinearre mei transparânsje en ferset maksimalisearret de resultaten fan de elektroden [7]. Eltse fluktuaasjes yn de ferhâlding sil negatyf beynfloedzje de elektroden en dus de prestaasjes. ITO is lykwols in einige boarne dy't fluch konsumearre wurdt.ITO, mar wurdt ferwachte dat se de prestaasjes fan ITO oertreffe [7].
Materialen lykas polymearsubstraten dy't wizige binne mei transparante conductive oksides binne oant no ta populêr wurden. Spitigernôch hawwe dizze substraten bliken dien dat se bros, stiif en swier binne, wat fleksibiliteit en prestaasjes sterk ferminderet [7]. Undersikers biede in oplossing foar mei help fan fleksibele fiber-lykas sinnesellen as elektrodes ferfangings.In fibrous batterij bestiet út in elektrode en twa ûnderskate metalen triedden dy't ferdraaid en kombinearre mei in aktyf materiaal te ferfangen de elektrodes [7]. Sinne sellen hawwe sjen litten belofte troch harren licht gewicht , mar it probleem is it ûntbrekken fan kontakt gebiet tusken de metalen triedden, dy't ferleget it kontakt gebiet en dus resultearret yn degradearre fotovoltaïsche prestaasjes [7].
Omjouwingsfaktoaren binne ek in grutte motivator foar oanhâldend ûndersyk. Op it stuit is de wrâld in protte ôfhinklik fan net-duorsume enerzjyboarnen lykas fossile brânstoffen, stienkoal en oalje. is in needsaaklike ynvestearring foar de takomst. Elke dei laden miljoenen minsken har tillefoans, kompjûters, laptops, smartwatches en alle elektroanyske apparaten op, en it brûken fan ús stoffen om dizze apparaten op te laden gewoan troch te rinnen kin ús gebrûk fan fossile brânstoffen ferminderje. Wylst dit miskien liket triviaal op in lytse skaal fan 1 of sels 500 minsken, doe't opskaald oant tsientallen miljoenen kin it ús gebrûk fan fossile brânstoffen signifikant ferminderje.
Sinnepanielen yn sinne-sintrales, ynklusyf dy dy't boppe op huzen monteard binne, binne bekend om te helpen by it brûken fan duorsume enerzjy en it ferminderjen fan it gebrûk fan fossile brânstoffen, dy't noch altyd in soad brûkt wurde. Amearika. Ien fan 'e grutte problemen foar de yndustry is it krijen fan lân bouwe dizze pleatsen.In trochsneed húshâlding kin mar in beskaat oantal sinnepanielen stypje, en it oantal sinnebuorkerijen is beheind.Yn gebieten mei genôch romte twifelje de measte minsken altyd om in nije sinnesintrale te bouwen, om't it de mooglikheid permanint slút. en potinsjeel fan oare kânsen op it lân, lykas nije bedriuwen.Der binne in grut oantal driuwende fotovoltaïske paniel-ynstallaasjes dy't de lêste tiid grutte hoemannichten elektrisiteit kinne generearje, en it wichtichste foardiel fan driuwende sinnebuorkerijen is kostenreduksje [8]. lân wurdt net brûkt, der hoecht gjin soargen te meitsjen oer ynstallaasjekosten boppe op huzen en gebouwen.s mooglik te pleatsen dizze pleatsen op natuerlike wetter lichems.Keunstmjittige reservoirs hawwe in protte foardielen dy't net gewoan binne yn 'e oseaan [9]. Minsken makke reservoirs binne maklik te behearjen, en mei eardere ynfrastruktuer en diken kinne pleatsen gewoan ynstalleare wurde. Driuwende sinnebuorkerijen hawwe ek bliken dien dat se produktiver binne as lân-basearre sinne pleatsen troch temperatuer fariaasjes tusken wetter en lân [9]. Troch de hege spesifike waarmte fan wetter, de oerflaktemperatuer fan lân is oer it generaal heger as dy fan wetter lichems, en hege temperatueren hawwe bliken dien negatyf ynfloed op de prestaasje fan sinnepanielkonverzje tariven. Wylst temperatuer net kontrolearret hoefolle sinneljocht in paniel ûntfangt, hat it ynfloed op hoefolle enerzjy jo ûntfange fan sinneljocht. By lege enerzjy (dus kâldere temperatueren), sille de elektroanen binnen it sinnepaniel yn wêze in rêstende steat, en dan as sinneljocht hits, se sille berikke in opwûn steat [10]. It ferskil tusken de rêst steat en de optein steat is hoefolle enerzjy wurdt opwekt yn 'e spanning. Net allinnich kin sunlight dizze elektroanen opwekke, mar dat kin ek ferwaarme. As de waarmte om it sinnepaniel hinne de elektroanen stimulearret en se yn in lege opteinste steat bringt, sil de spanning net sa grut wêze as sinneljocht it paniel treft [10]. Om't lân absorbearret en útstjit waarmte makliker as wetter, de elektroanen yn in sinnepaniel op lân binne nei alle gedachten yn in hegere optein steat, en dan it sinnepaniel leit op of by in lichem fan wetter dat is koeler. it wetter om de driuwende panielen helpt om 12,5% mear enerzjy op te wekken dan op lân [9].
Oant no foldogge sinnepanielen mar oan 1% fan 'e enerzjyferlet fan Amearika, mar as dizze sinnebuorkerijen plante wurde op maksimaal in kwart fan troch de minske makke wetterreservoirs, soene sinnepanielen foldwaan oan hast 10% fan' e enerzjybehoefte fan Amearika. Yn Kolorado, wêr't driuwend panielen waarden sa gau mooglik ynfierd, twa grutte wetterreservoirs yn Kolorado ferlearen in soad wetter troch ferdamping, mar troch dizze driuwende panielen te pleatsen waard foarkommen dat de reservoirs útdroege en waard elektrisiteit opwekt [11]. Sels ien persint fan 'e minsken -makke reservoirs útrist mei sinnebuorkerijen soene genôch wêze om op syn minst 400 gigawatt elektrisiteit te generearjen, genôch om 44 miljard LED-ljochtbollen foar mear as in jier te betsjinjen.
Figuer 4a lit de machtsferheging fan de driuwende sinnesel sjen yn relaasje ta Figuer 4b. Wylst der yn it ôfrûne desennium in pear driuwende sinnebuorkerijen west hawwe, meitsje se noch sa'n grut ferskil yn enerzjyopwekking. Yn 'e takomst, by driuwende sinnebuorkerijen oerfloediger wurde, wurdt sein dat de totale produsearre enerzjy trijefâldich is fan 0,5TW yn 2018 nei 1,1TW oan 'e ein fan 2022.[12].
Miljeu sprutsen binne dizze driuwende sinnebuorkerijen op in protte manieren tige foardielich. Neist it ferminderjen fan ôfhinklikens fan fossile brânstoffen, ferminderje sinnebuorkerijen ek de hoemannichte loft en sinneljocht dat it wetteroerflak berikt, wat kin helpe om klimaatferoaring te kearen [9]. pleats dy't wynsnelheid en direkte sinneljocht op it wetteroerflak mei op syn minst 10% ferminderet, koe in folslein desennium fan globale opwaarming kompensearje [9]. Wat biodiversiteit en ekology oanbelanget, lykje gjin grutte negative gefolgen te finen. De panielen foarkomme hege wyn aktiviteit op it wetteroerflak, wêrtroch eroazje op 'e rivieroever minder wurdt, begroeiïng beskermje en stimulearje.[13].Der binne gjin definitive resultaten oer oft it marinelibben beynfloede wurdt, mar maatregels lykas de mei skulpen fol bio-hut makke troch Ecocean hawwe is ûnderdompele ûnder fotovoltaïske panielen om it libben yn 'e see mooglik te stypjen.[13].Ien fan 'e wichtichste soargen fan oanhâldend ûndersyk is de mooglike ynfloed op 'e fiedselketen troch de ynstallaasje fan ynfrastruktuer lykasfotovoltaïsche panielen op iepen wetter yn stee fan troch de minske makke reservoirs.Omdat minder sinneljocht yn it wetter komt, soarget it foar in fermindering fan it taryf fan fotosynteze, wat resulteart yn in massaal ferlies fan fytoplankton en makrofyten. Mei de fermindering fan dizze planten, de ynfloed op bisten leger yn de fiedselketen, ensfh., liedt ta subsydzjes foar wetterorganismen [14]. Hoewol't it noch net bard is, kin dit fierdere mooglike skea oan it ekosysteem foarkomme, in grut neidiel fan driuwende sinnebuorkerijen.
Om't de sinne ús grutste boarne fan enerzjy is, kin it lestich wêze om manieren te finen om dizze enerzjy te benutten en te brûken yn ús mienskippen. Nije technologyen en ynnovaasjes dy't elke dei beskikber binne meitsje dit mooglik. Wylst d'r net in protte draachbere klean op sinne binne om te keapjen of driuwende sinnebuorkerijen te besykjen op dit stuit, dat feroaret net oan it feit dat de technology gjin grut potinsjeel hat of in ljochte takomst. sinnepanielen boppe op wenten. Draachbere sinnesellen hawwe in lange wei te gean foardat se sa gewoan wurde as de klean dy't wy alle dagen drage. Yn 'e takomst wurdt ferwachte dat sinnesellen brûkt wurde yn it deistich libben sûnder dat se ferburgen moatte wurde tusken ús klean.As technology foarútgong yn 'e kommende desennia, is it potinsjeel fan' e sinne-yndustry einleaze.
Oer Raj Shah Dr Raj Shah is in direkteur fan 'e Koehler Instrument Company yn New York, wêr't hy 27 jier wurke hat. Hy is in keardel keazen troch syn kollega's by IChemE, CMI, STLE, AIC, NLGI, INSMTC, Institute of Physics, Institute of Energy Research and the Royal Society of Chemistry.ASTM Eagle Award-ûntfanger Dr. Shah hat koartlyn meiwurke oan it bestselling "Fuels and Lubricants Handbook," details beskikber yn ASTM's Long Awaited Fuels and Lubricants Handbook, 2e edysje - july 15, 2020 - David Phillips - Petro Industry News Article - Petro Online (petro-online.com)
Dr Shah hat in PhD yn Chemical Engineering fan Penn State University en in Fellow fan 'e Chartered School of Management, Londen.Hy is ek in Chartered Scientist fan de Scientific Council, in Chartered Petroleum Engineer fan it Energy Institute en in UK Engineering Council.Dr.Shah waard koartlyn huldige as in Distinguished Engineer troch Tau beta Pi, de grutste yngenieurmaatskippij yn 'e Feriene Steaten. Materiaalwittenskip en yngenieur).
Raj is in adjunct heechlearaar yn 'e ôfdieling Materiaalwittenskip en Chemical Engineering by SUNY Stony Brook, hat mear dan 475 artikels publisearre en is mear as 3 jier aktyf yn it enerzjyfjild. Mear ynformaasje oer Raj is te finen by de direkteur fan Koehler Instrument Company keazen as Fellow by it International Institute of Physics Petro Online (petro-online.com)
Mefrou Mariz Baslious en de hear Blerim Gashi binne studinten gemyske yngenieur oan SUNY, en Dr. Raj Shah is foarsitter fan 'e eksterne advysried fan 'e universiteit. Mariz en Blerim binne diel fan in groeiende staazjeprogramma by Koehler Instrument, Inc. yn Holtzville, NY, dat stimulearret studinten om mear te learen oer de wrâld fan alternative enerzjytechnologyen.
Post tiid: Febrewaris 12-2022
