على الرغم من أننا نربط فكرة التقاط وتسخير الطاقة من الشمس مع الألواح الشمسية ، فقد استغلت البشرية مصدر الطاقة هذا منذ ذلك الحين منذ آلاف السنين لإضاءة وتدفئة منزلكالحصول على الماء الساخن والطهي. أما بالنسبة للرياح ، فإن الطواحين الحالية هي تطور لتلك التي تم تصويرها بالفعل في Don Quixote Cervantes.
لقد حولت التطورات التكنولوجية طاقة الشمس والرياح ، من بين أمور أخرى ، إلى شيء ما زيادة الكفاءة وسهولة الاستخدام، ولكن لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن نتمكن من نسيان الوقود الأحفوري بشكل دائم واستخدامه فقط الطاقات البديلة. مئات من مجموعات الباحثين والمهندسين حول العالم يعملون على تحسين كفاءة هذه الطاقات ، وهذه بعض أفكارهم.
1. بيروفسكايت
تعاني الخلايا الشمسية القائمة على السيليكون اليوم من بعض القيود: فهي مصنوعة من مادة نادرًا ما تكون توجد في الطبيعة بشكل نقي وضروري لتصنيعها ، فهي صلبة وثقيلة ، وكفاءتها محدودة ويصعب قياسها. تم اقتراح مواد جديدة ، تسمى بيروفسكايت ، لحلها هذه القيود لأنها تعتمد على عناصر وفيرة ورخيصة لأن لديها القدرة على تحقيق قدر أكبر من الكفاءة.
البيروفسكايت أ فئة واسعة من المواد حيث تتكون الجزيئات العضوية في الغالب من روابط الكربون والهيدروجين مع معدن ، مثل الرصاص ، والهالوجين ، مثل الكلور ، في بلورة شبكية الشكل. يمكن الحصول عليها مع السهولة النسبية، بثمن بخس وبدون انبعاثات ، ينتج عنه غشاء رقيق وخفيف يمكن تكييفه مع أي شكل ، مما يسمح بتصنيع الألواح الشمسية بطريقة بسيطة وفعالة ومع نتيجة قابلة للتكيف وسهلة التركيب.
ومع ذلك ، فإن لديهم عيبين: الأول هو إمكانية دمجهم فيه الإنتاج بكثافة الإنتاج بكميات ضخمة لم يتم إثبات ذلك بعد ؛ الآخر ، الذي يميلون إليه تتكسر بسرعة كبيرة في ظروف حقيقية.
2. الحبر الكهروضوئي
لحل عيوب البيروفسكايت ، ابتكر فريق من المختبر الوطني الأمريكي للطاقة المتجددة طريقة جديدة للتعامل معها. يتعلق الأمر بصنعالحبر الكهروضوئي الذي يسمح لهم بذلك في عمليات الإنتاج التلقائية.
بدأ هذا التحقيق مع أ pervoskite بسيط للغاية يتكون من اليود والرصاص والميثيلامونيوم. في ظل الظروف العادية ، سيشكل هذا الخليط بلورات بسهولة ، لكن الأمر سيستغرق وقتًا طويلاً في درجات حرارة عالية حتى يتجمد لاحقًا ، مما قد يؤخر عملية التصنيع ويجعلها أكثر تكلفة. لذلك بحث الفريق عن الظروف التي من شأنها تسريع تكوين البلورات ، والتي تضمنت استبدال بعض المواد بمركبات أخرى ، مثل الكلور ، وإضافة ما أطلقوا عليه "مذيب سلبي" ، وهو أمر من شأنه أن يستقر المحلول بسرعة.
3. توربينات الرياح الدوارة المزدوجة
وفقًا للمهندسين Anupam Sharma و Hui Hu ، من مركز Iowa للطاقة ، فإن قاعدة مولدات الرياح بها مشكلتان رئيسيتان تحدان من كفاءتها: الأولى ، أنها قطع دائرية كبيرة لا تولد الطاقة بنفسها ، والثانية ، أنها أ اضطراب في الريح مما يقلل أيضًا من طاقة أي مولد موجود خلفهم بنسبة تتراوح بين 8 و 40٪ حسب الظروف.
الحل الخاص بك هو إضافة الدوار الثاني، أصغر ، لكل توربين. وفقًا لعمليات المحاكاة والاختبارات التي تم إجراؤها في أنفاق الرياح ، تزيد الشفرات المضافة من الطاقة المولدة بنسبة تصل إلى 18٪. الخطة هي تطوير التوربينات مع الدوار المزدوج بأكبر قدر ممكن من الكفاءة، تحديد المكان الأفضل لوضع الثاني ، ما حجمه ، الشكل الذي يجب أن تكون قاعدته وما إذا كان يجب أن يدور في نفس اتجاه الدوار الرئيسي ، أو العكس تمامًا.
4. الألواح الشمسية العائمة
تعمل شركة Ciel & Terre الفرنسية منذ عام 2011 على إنشائها الألواح الشمسية العائمة على نطاق واسع. يسمح نظامها المسمى Hydrelio Floating PV يتم تركيب الألواح الشمسية المشتركة فوق مسطحات مائية كبيرة مثل البحيرات والخزانات والقنوات المائية للري وما في حكمها وكذلك سدود توليد الطاقة الكهروضوئية. يتعلق الأمر بإنشاء بديل بسيط وبأسعار معقولة للحدائق الشمسية الأرضية ، وخاصة التفكير في الصناعات التي تستخدم مساحات كبيرة من المياه والتي ليس عليهم الإقلاع عن التدخين لمنحهم المزيد من الاستخدام.
وفقًا للشركة ، من السهل تجميعها وتفكيكها ، ويمكن تكييفها مع التكوينات الكهربائية المختلفة ، وهي قابلة للتطوير وليس هناك حاجة إلى المعدات أو الأدوات الثقيلة. تم بناء المنشآت الأولى من هذا النوع في المملكة المتحدة واليابان.