Αν και συνδέουμε την ιδέα της σύλληψης και αξιοποίησης της ενέργειας από τον ήλιο με ηλιακούς συλλέκτες, η ανθρωπότητα εκμεταλλεύτηκε αυτήν την πηγή ενέργειας από τότε πριν από χιλιάδες χρόνια για να φωτίσετε και να θερμάνετε το σπίτι σας, πάρτε ζεστό νερό και μαγειρέψτε. Όσον αφορά τον άνεμο, οι σημερινοί μύλοι είναι μια εξέλιξη εκείνων που απεικονίζονται ήδη στο Don Quixote Cervantes.
Οι τεχνολογικές εξελίξεις μετέτρεψαν την ενέργεια του ήλιου και του ανέμου, μεταξύ άλλων, σε κάτι όλο και πιο αποτελεσματικό και εύκολο στη χρήση, αλλά υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος για να ξεχάσουμε μόνιμα τα ορυκτά καύσιμα και να χρησιμοποιήσουμε μόνο εναλλακτικές ενέργειες. Εκατοντάδες ομάδες ερευνητών και μηχανικών σε όλο τον κόσμο εργάζονται για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας αυτών των ενεργειών, και αυτές είναι μερικές από τις ιδέες τους.
1. Περοβσκίτες
Τα σημερινά ηλιακά κύτταρα με βάση το πυρίτιο υποφέρουν από ορισμένους περιορισμούς: είναι κατασκευασμένα από υλικό που σπάνια Βρίσκεται στη φύση σε καθαρή και απαραίτητη μορφή για να τα κάνει, είναι άκαμπτα και βαριά, και η αποδοτικότητά τους είναι περιορισμένη και δύσκολο να κλιμακωθεί. Νέα υλικά, που ονομάζονται περοβσκίτες, προτείνονται για επίλυση αυτοί οι περιορισμοί επειδή εξαρτώνται από άφθονα στοιχεία και φθηνά καθώς έχουν τη δυνατότητα να επιτύχουν μεγαλύτερη απόδοση.
Οι Περοβσκίτες είναι α ευρεία κατηγορία υλικών στα οποία οργανικά μόρια σχηματίζονται κυρίως από δεσμούς άνθρακα και υδρογόνου με μέταλλο, όπως μόλυβδο, και αλογόνο, όπως χλώριο, σε κρύσταλλο σε σχήμα πλέγματος. Μπορούν να ληφθούν με σχετική ευκολία, φθηνά και χωρίς εκπομπές, με αποτέλεσμα ένα λεπτό και ελαφρύ φιλμ που μπορεί να προσαρμοστεί σε οποιοδήποτε σχήμα, το οποίο θα επέτρεπε την κατασκευή ηλιακών συλλεκτών με απλό, αποτελεσματικό τρόπο και με προσαρμόσιμο αποτέλεσμα και εύκολο στην εγκατάσταση.
Ωστόσο, έχουν δύο μειονεκτήματα: το πρώτο είναι ότι η δυνατότητα ενσωμάτωσής τους σε μαζική παραγωγή δεν έχει ακόμη αποδειχθεί. το άλλο, που τείνουν διαλύστε αρκετά γρήγορα σε πραγματικές συνθήκες.
2. Φωτοβολταϊκό μελάνι
Για την επίλυση αυτών των προβλημάτων με τους περοβσκίτες, μια ομάδα από το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας των ΗΠΑ έχει επινοήσει μια νέα μέθοδο για την αντιμετώπισή τους. Πρόκειται για τη δημιουργία ενός «φωτοβολταϊκό μελάνι που τους επιτρέπει να είναι σε αυτόματες διαδικασίες παραγωγής.
Αυτή η έρευνα ξεκίνησε με ένα πολύ απλό περοσκίτη που αποτελείται από ιώδιο, μόλυβδο και μεθυλαμμώνιο. Υπό κανονικές συνθήκες, αυτό το μείγμα σχηματίζει εύκολα κρυστάλλους, αλλά θα χρειαστεί πολύς χρόνος σε υψηλές θερμοκρασίες για να στερεοποιηθεί αργότερα, κάτι που καθυστερεί και καθιστά μια διαδικασία κατασκευής ακριβότερη. Έτσι, η ομάδα αναζήτησε συνθήκες που θα επιταχύνουν τον σχηματισμό κρυστάλλων, οι οποίες περιελάμβαναν την αντικατάσταση μέρους του υλικού με άλλες ενώσεις, όπως το χλώριο, και την προσθήκη αυτού που αποκαλούσαν "αρνητικός διαλύτης", κάτι που θα τακτοποιούσε γρήγορα το διάλυμα.
3. Ανεμογεννήτριες διπλού ρότορα
Σύμφωνα με τους μηχανικούς Anupam Sharma και Hui Hu, του Κέντρου Ενέργειας της Αϊόβα, η βάση των ανεμογεννητριών έχει δύο μεγάλα προβλήματα που περιορίζουν την αποτελεσματικότητά τους: ένα, ότι είναι μεγάλα στρογγυλά κομμάτια που δεν παράγουν ενέργεια από μόνα τους και το δεύτερο, ότι προκαλούν α διαταραχή στον άνεμο η οποία επίσης μειώνει την ενέργεια κάθε γεννήτριας που βρίσκεται πίσω τους από 8 έως 40% ανάλογα με τις συνθήκες.
Η λύση σας είναι προσθέστε έναν δεύτερο ρότορα, μικρότερο, σε κάθε στρόβιλο. Σύμφωνα με τις προσομοιώσεις και τις δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε σήραγγες ανέμου, οι προστιθέμενες λεπίδες αυξάνουν την ενέργεια που παράγεται έως και 18%. Το σχέδιο είναι να αναπτυχθεί μια τουρμπίνα με διπλός ρότορας όσο πιο αποτελεσματικός γίνεταινα καθορίσετε πού είναι το καλύτερο μέρος για να βάλετε το δεύτερο, πόσο μεγάλο θα πρέπει να είναι, ποιο σχήμα πρέπει να είναι η βάση του και αν πρέπει να περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση με τον κύριο ρότορα ή ακριβώς το αντίθετο.
4. Πλωτά ηλιακά πάνελ
Από το 2011 η γαλλική εταιρεία Ciel & Terre εργάζεται για τη δημιουργία πλωτά ηλιακά πάνελ μεγάλης κλίμακας. Το σύστημά του, που ονομάζεται Hydrelio Floating PV επιτρέπει κοινά ηλιακά πάνελ εγκαθίστανται σε μεγάλα υδάτινα σώματα όπως λίμνες, δεξαμενές και κανάλια νερού για άρδευση και παρόμοια, καθώς και φράγματα για παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας. Πρόκειται για τη δημιουργία μιας απλής και προσιτής εναλλακτικής λύσης για τα επίγεια ηλιακά πάρκα, ειδικά για τις βιομηχανίες που χρησιμοποιούν μεγάλες περιοχές νερού και ότι δεν χρειάζεται να σταματήσουν για να τους δώσει περισσότερη χρήση.
Σύμφωνα με την εταιρεία, είναι εύκολο να συναρμολογηθούν και να αποσυναρμολογηθούν, μπορούν να προσαρμοστούν σε διαφορετικές ηλεκτρικές διαμορφώσεις, είναι επεκτάσιμες και δεν χρειάζεται να βαρύς εξοπλισμός ή εργαλεία. Οι πρώτες εγκαταστάσεις αυτού του τύπου έχουν κατασκευαστεί στο Ηνωμένο Βασίλειο και την Ιαπωνία.