Även om vi förenar idén att fånga och utnyttja energi från solen med solpaneler, har mänskligheten utnyttjat denna energikälla sedan för tusentals år sedan för att tända och värma ditt hem, få varmt vatten och laga mat. När det gäller vinden är de nuvarande bruken en utveckling av de som redan beskrivits i Don Quijote Cervantes.
Tekniska framsteg har bland annat gjort solen och vinden till något allt effektivare och lättanvänd, men det finns fortfarande en lång väg att gå innan vi permanent kan glömma bort fossila bränslen och bara använda dem alternativa energier. Hundratals grupper av forskare och ingenjörer runt om i världen arbetar för att förbättra effektiviteten i dessa energier, och detta är några av deras idéer.
1. Perovskites
Dagens kiselbaserade solceller lider av vissa begränsningar: de är gjorda av ett material som sällan det finns i naturen i den rena och nödvändiga formen för att göra dem, de är styva och tunga, och deras effektivitet är begränsad och svår att skala. Några nya material, som kallas perovskiter, anses vara de bästa framstegen att lösa dessa begränsningar, tack vare det faktum att de är beroende av rikliga element och billigt eftersom de har potential att uppnå större effektivitet.
Perovskiter är en bred kategori av material i vilka organiska molekyler bildas mestadels av bindningar av kol och väte med en metall, såsom bly, och en halogen, såsom klor, i en gitterformad kristall. De kan erhållas med relativ lätthet, billigt och utan utsläpp, vilket resulterar i en tunn och lätt film som kan anpassas till vilken form som helst, vilket gör det möjligt att tillverka solpaneler på ett enkelt, effektivt sätt och med en anpassningsbart resultat och lätt att installera.
De har dock två nackdelar: den första är att möjligheten att integrera dem i massproduktion det har ännu inte bevisats; den andra, att de tenderar att bryta ner ganska snabbt under verkliga förhållanden.
2. Fotovoltaiskt bläck
För att lösa dessa problem med perovskiter har ett team från US National Renewable Energy Laboratory tagit fram en ny metod för att hantera dem. Det handlar om att göra enfotovoltaiskt bläck som gör att de kan vara i automatiska produktionsprocesser.
Denna undersökning började med en mycket enkel pervoskit bestående av jod, bly och metylammonium. Under normala förhållanden skulle denna blandning lätt bilda kristaller, men det skulle ta lång tid vid höga temperaturer att stelna senare, vilket skulle fördröja och göra en tillverkningsprocess dyrare. Så teamet letade efter förhållanden som skulle påskynda kristallbildning, vilket innebar att en del av materialet ersattes med andra föreningar, såsom klor, och tillsats av vad de kallade ett "negativt lösningsmedel", något som skulle lösa lösningen snabbt.
3. Vindkraftverk med dubbla rotorer
Enligt ingenjörerna Anupam Sharma och Hui Hu, från Iowa Energy Center, har basen för vindgeneratorer två stora problem som begränsar deras effektivitet: det ena att de är stora runda delar som inte genererar energi i sig själva, och det andra att de orsakar en störningar i vinden vilket också minskar energin hos alla generatorer som ligger bakom dem med mellan 8 och 40% beroende på förhållandena.
Din lösning är lägg till en andra rotor, mindre, till varje turbin. Enligt deras simuleringar och tester utförda i vindtunnlar ökar de tillsatta bladen energin som genereras med upp till 18%. Planen är att utveckla en turbin med dubbelrotor så effektiv som möjligt, bestämma var det bästa stället är att placera den andra, hur stor den ska vara, vilken form basen ska vara och om den ska rotera i samma riktning som huvudrotorn eller tvärtom.
4. Flytande solpaneler
Sedan 2011 har det franska företaget Ciel & Terre arbetat för att skapa storskaliga flytande solpaneler. Dess system, kallat Hydrelio Floating PV tillåter vanliga solpaneler installeras över stora vattenmassor såsom sjöar, reservoarer och vattenkanaler för bevattning och liknande, liksom dammar för solproduktion. Det handlar om att skapa ett enkelt och prisvärt alternativ till markbundna solparker, särskilt att tänka på industrier som använder stora vattenområden och det de behöver inte sluta för att ge dem mer användning.
Enligt företaget är de lätta att montera och demontera, de kan anpassas till olika elektriska konfigurationer, de är skalbara och det finns inget behov av att tung utrustning eller verktyg. De första anläggningarna av denna typ har byggts i Storbritannien och Japan.