Енергетската криза предизвикана од високата цена на природниот гас и нафтата во Европа е добар показател дека транзицијата од фосилни горива кон обновливи извори треба да се случи што е можно побрзо… Замената за енергијата од фосилни горива веќе постои и е широко достапна, – секако зборуваме за енергијата која доаѓа од Сонцето. Енергијата која денес се нарекува „енергија од обновливи извори“ речиси во целост доаѓа од Сонцето, исклучок се тидалната и геотермалната енергија кои се производ на гравитациона интеракција помеѓу Земјата, Сонцето и Месечината, и енергијата која се креира од земјиното јадро.
Енергетската емисија на Сонцето е 1,37 kW/m2. Имајќи ја превид површината на дискот на земјата (1,27 1014 m2), се добива нето моќноста со која зрачи Сонцето кон Земјата од 1,74 1017 W или 174PW. Дел од оваа енергија, околу 30% се рефлектира назад во вселената, а остатокот се апсорбира во облаците, океаните и земјата. Околу 1 до 2 отсто се претвора во енергија на ветрот, а помеѓу 50 и 100 пати помалку се акумулира во биомаса во сите растенија на земјата.
Дел од енергијата од обновливи извори која се користи е електрична енергија која се добива со соларни панели и енергијата која доаѓа од ветерот. Проценките се дека со моменталната технологија за претворање на енергијата од сонцето во електрична енергија за исполнување на енергетските потреби на целиот свет е потребна територија од 450 000 km2 – што е територија со големина на Шведска, Мароко или Калифорнија. Ова е 0,3% од целото копно на земјата.
Потполно префрлање на соларна енергија е тешко и да се замисли во моментов. Во 2020 година едвај 3,5% од произведената електрична енергија глобално се произведува со конверзија на сончевата во електрична енергија. До 2050 според „Net Zero by 2050“ 20% од побарувањето на електрична енергија треба да биде покриено од енергијата од Сонцето.
Еден од предизвиците за остварување на овој план е можноста за акумулирање и чување на оваа електрична енергија која е достапна различно во различни денови и периоди од годината. Веќе има повеќе различни решенија за енергетските капацитети, на пример складирање на енергијата во стопени соли со висока температура. Супер интересно решение за домаќинствата се циглите за градење во кои може да се складира енергијата, а треба да бидат проширување на Li-ion батериите.
Tesla Solar Roof
Веќе има неколку компании кои нудат соларни панели, веројатно најголемата компанија која нуди целосно решение е Tesla. Компанијата нуди продукти како Tesla Solar Roof, Tesla Solar Panels и Tesla Powerwall како комплетно решение за енергетска независност за домаќинствата.
За разлика од соларните панели кои се поставуваат на кровот, Tesla Solar Roof е замена за керамидите. Панелите и керамидите имаат ист принцип на работа – фотоволтаичен ефект. Едните и другите ја претвораат сончевата енергија во електрична и се поврзуваат помеѓусебе за системот да произведе повеќе енергија.
Во моментов единствената разлика помеѓу соларните панели и Tesla Solar Roof е изгледот. Решението на Tesla е поубаво, а компанијата и натаму работи на естетиката на решението. Најголемиот недостаток на ова решение е што ќерамидите на Tesla се фиксни и не може да го променат аголот за максимална изложеност на сонце што ги прави помалку ефикасни.
Решението на Tesla за складирање на електричната енергија е Tesla Powerwall. Станува збор за супер-моќна батерија, но дури и вака сопствениците на Tesla Powerwall би имале корист од циглите за складирање на енергија.
Цигли за складирање на енергија
Печените цигли се градежен материјал кој е широко распространет и се користи насекаде со векови. Првата примена на печените цигли е забележана 3000 година п.н.е. Првите цигли обликувани од кал и сушени на воздух се пронајдени во кај Тел Асвад, во горниот дел на областа Тигрис и на југоисток на Анатолија во близина на Дијарбакир. Проценките се дека потекнуваат од 7500 п.н.е.
Сепак, и покрај тоа што материјалот го гледаме речиси секојдневно, речиси и да немало обиди да се прошири неговата примена. Тим истражувачи од Универзитетот Вашингтон, работи на технологија која ќе го промени ова и во иднина ќе ги направи циглите покорисни.
Циглите за складирање на електрична енергија се, или барем треба да бидат евтино решение кое на домаќинствата кои имаат поставени фотоволтаични колектори ќе им овозможи да имаат енергија дури и кога нема сонце. Ќе можат да се користат директно во домовите кои се изградени со нив. Со ова ќе биде овозможено да се складира електрична енергија која е произведена во период кога помалку се троши отколку што се произведува. (Засега е потребен дополнителен развој за ова да се оствари)
Технологијата и натаму е во фаза на развој, а количеството енергија кое може да се складира не е доволно. Околу 60 цигли се потребни да напојуваат помала лампа 50 минути. Ова е неимпресивно, но за полнење на циглите се потребни 13 минути. Добра вест е и дека и по 10.000 циклуси на полнење и празнење циглите задржуваат 90% од својот капацитет.
Како се прават овие цигли?
Процесот кој ги креира овие „цигли батерии“ е овозможен од две карактеристики на циглите; најпрво, циглите се порозни, а втора е материјалот кој се користи за нивно креирање кој содржи хематит. Хематит е оксид-минерал на железото кој на циглите им ја дава карактеристичната црвена боја.
Секако дека за да можат да складираат електрична енергија на овие цигли треба да има се направи некаква обработка. Во случајот научниците ги загреваат циглите на 160 степени целзиусови и потоа ги изложуваат на пареи од хлороводородна киселина (HCL) и потоа нa пареа од органска компонента EDOT.
Пареата на хлороводородната киселина од хематитот α-Fe2O3 го ослободува железото како јон. Сега слободното железо се врзува со пареата на EDOT и креира PEDOT спроводлив полимер. По неколку часа низ циглата се создаваат нано-цевчиња од PEDOT кои излегуваат и на површината на циглата. Потоа на циглата и се додава епоксидна обвивка која истовремено се однесува и како електролит, но и како врзивно средство и раздвојувач коj спречува куса врска. Вака обработената цигла добива карактеристика на суперкондензатор.
Во креирањето на супер-кондензаторите се искористени стандардни цигли кои може да се пронајдат во секоја продавница. Тимот од Универзитетот Вашингтон составен од Хонгмин Ванг, Јифан Диао, Јанг Лу, Хароу Јанг, Чинџун Жу, Кенет Чралски и Хулио Дарси во своите експерименти користи цигли купени во супермаркетот за градежни материјали Home Depot.
Овие цигли може да се користат како „батерии“ за складирање на електрична енергија на температури помеѓу -20° C до 60° C.
Иако споменуваме батерии, во моментов овие цигли не може да се користат како класична батерија. Многу повеќе се некоја комбинација на кондензатор од батерија – суперкондензатор. Се полнат релативно брзо (како кондензатор), но и капацитетот на полнењето е значително помал од вистинските батерии.
Во моментов, и без дополнителен напредок на технологијата, овие цигли не можат да се користат како замена за батерии. Сепак, не се сосем без употреба. Може да се користат како кондензатори-батерии кои реагираат брзо кога системот останува без електрична енергија и со тоа да го намалат шокот врз батериите. На сличен начин на пример се користат и кондензатори во возилата на Tesla кои складираат електрична енергија при рекуперативно кочење.
За циглите да бидат вистински употребливи би морале да го зголемат својот капацитет. Тимот работи на додавање на дополнителни материјали со кои ќе може да се зголеми количеството на електрична енергија која може да се складира во циглите, но и на развој на технологии која ќе ја зголеми површината која е достапна како електрода во циглите.
Примерот со 60-те цигли кои напојуваат светилка засега е теориски и бројот на цигли е добиен математички. Тимот кој работи на технологијата сепак успеа да искористи енергија складирана во неколку цигли да напојува електрична диода. Во ова испитување се искористени 3 цигли со големина 4 cm × 1cm × 1cm.
Повеќе за технологијата со која се изработуваат овие PEDOT цигли може да прочитате на Nature.
Стани премиум член и доби пристап до сите содржини, специјален попуст на над 2.200 производи во ИТ маркет, верификуван профил и можност за огласување на ИТ Огласник. Плус ќе го поддржиш медиумот кој го градиме цели 16 години!
Доколку веќе имаш премиум членство, најави се тука.
