Jinsi Teknolojia Mpya ya Sola na Taa Inaweza Kushawishi Mabadiliko ya Nishati Mbadala

Jinsi Teknolojia Mpya ya Sola na Taa Inaweza Kushawishi Mabadiliko ya Nishati Mbadala
Teknolojia za sasa za jua hazitoshi.
Antonio Garcia kwenye Unsplash, FAL

Mahitaji ya umeme wa bei rahisi, na kijani kibichi inamaanisha kuwa mazingira ya nishati yanabadilika haraka kuliko wakati mwingine wowote kwenye historia. Hii ni kweli haswa umeme unaotumiwa na jua na uhifadhi wa betri. Gharama ya zote mbili imeshuka kwa kiwango ambacho hakijawahi kutokea katika muongo mmoja uliopita na teknolojia za ufanisi wa nishati kama vile Taa za LED pia zimepanuka.

Ufikiaji wa umeme wa jua na wa bei rahisi na uhifadhi utabadilisha njia tunazalisha na kutumia nguvu, ikiruhusu umeme wa sekta ya uchukuzi. Kuna uwezekano wa uchumi mpya unaotegemea kemikali ambao sisi kuhifadhi nishati mbadala kama mafuta, na usaidie vifaa vipya vinavyounda "mtandao wa mambo".

Lakini teknolojia zetu za sasa za nishati hazitatuongoza kwa siku zijazo: hivi karibuni tutapata ufanisi na ukomo wa gharama. The uwezekano wa kupunguzwa kwa siku zijazo kwa gharama ya umeme kutoka kwa jua ya silicon, kwa mfano, ni mdogo. Utengenezaji wa kila jopo unadai kiwango cha kutosha cha nishati na viwanda ni gharama kubwa kujenga. Na ingawa gharama ya uzalishaji inaweza kubanwa mbele kidogo, gharama za usanidi wa jua sasa inaongozwa na nyongeza - ufungaji, wiring, umeme na kadhalika.

Hii inamaanisha kuwa mifumo ya sasa ya umeme wa jua haiwezekani kukidhi sehemu inayohitajika ya mahitaji yetu ya nguvu ya 30 TeraWatt (TW) ya ulimwengu (wanazalisha chini ya 1 TW leo) haraka ya kutosha kushughulikia maswala kama mabadiliko ya hali ya hewa.

Vivyo hivyo, taa zetu za sasa za taa za LED na teknolojia ya kuonyesha ni ghali sana na sio ya ubora wa rangi ya kutosha kuchukua nafasi ya taa za jadi kwa muda mfupi wa kutosha. Hili ni tatizo, kwani taa inachangia sasa 5% uzalishaji wa kaboni ulimwenguni. Teknolojia mpya zinahitajika kujaza pengo hili, na haraka.

Halide perovskites

Maabara yetu huko Cambridge, Uingereza, inafanya kazi na familia mpya mpya ya vifaa inayojulikana kama halide perovskites. Wao ni semiconductors, wakifanya malipo wakati wakichochewa na mwanga. Wino wa Perovskite huwekwa kwenye glasi au plastiki kutengeneza filamu nyembamba sana - karibu mia moja ya upana wa nywele za mwanadamu - zilizoundwa na chuma, halide na ioni za kikaboni. Wakati zimepangwa kati ya mawasiliano ya elektroni, filamu hizi hufanya seli za jua au vifaa vya LED.

Kwa kushangaza, rangi ya nuru wanayoingiza au kutoa inaweza kubadilishwa kwa kurekebisha muundo wao wa kemikali. Kwa kubadilisha njia tunazokuza, tunaweza kuzifanya kuwa zinazofaa zaidi kwa kufyonza taa (kwa jopo la jua) au kutoa mwanga (kwa LED). Hii inatuwezesha kutengeneza seli tofauti za rangi ya jua na taa za LED zinazotoa nuru kutoka kwa ultra-violet, hadi kwa infrared inayoonekana na karibu.

Licha ya usindikaji wake wa bei rahisi na hodari, vifaa hivi vimeonyeshwa kuwa na ufanisi mzuri kama seli za jua na vimulika. Seli za jua za Perovskite hupiga Ufanisi wa 25.2% mnamo 2019, moto juu ya visigino vya seli za fuwele za silicon kwa 26.7%, na taa za perovskite tayari inakaribia nje ya rafu maonyesho ya diode ya mwangaza-mwangaza (OLED).

Teknolojia hizi ni kuwa kibiashara haraka, haswa mbele ya seli ya jua. Oxford Photovoltaics ya Uingereza ina kujengwa laini ya uzalishaji na inajaza maagizo yake ya kwanza ya ununuzi mapema 2021. Kampuni ya Kipolishi ya Saule Technologies ilitoa bidhaa za mfano mwishoni mwa 2018, pamoja na perovskite majaribio ya jua ya façade. Mtengenezaji wa Wachina Microquanta Semiconductor anatarajia kutoa zaidi ya Mita za mraba za 200,000 ya paneli katika laini yake ya uzalishaji kabla ya mwisho wa mwaka. Swift Solar ya Amerika (kampuni ambayo nilianzisha) inafanya upainia utendaji wa juu seli zilizo na mali nyepesi, rahisi kubadilika.

Wino zenye rangi ya perovskite zinazotoa mwanga ambazo zinaweza kutupwa kwenye filamu nyembamba.Wino zenye rangi ya perovskite zinazotoa mwanga ambazo zinaweza kutupwa kwenye filamu nyembamba. © Sandeep Pathak, mwandishi zinazotolewa

Kati ya hizi na kampuni zingine, kuna maendeleo ya haraka yanafanywa.

Madirisha ya jua na paneli rahisi

Tofauti na seli za kawaida za silicon, ambazo zinahitaji kufanana sana kwa ufanisi mkubwa, filamu za perovskite zinajumuisha mosai "nafaka" ya saizi inayobadilika sana (kutoka mita-nano hadi milimita) na kemia - na bado hufanya karibu na seli bora za silicon leo. Nini zaidi, madoa madogo au kasoro katika filamu za perovskite haziongoi upotezaji mkubwa wa nguvu. Kasoro kama hizo zinaweza kuwa mbaya kwa jopo la silicon au LED ya kibiashara.

Ingawa bado tunajaribu kuelewa hii, nyenzo hizi zinalazimisha jamii kuandika tena kitabu kwa kile tunachofikiria kama semiconductor bora: zinaweza kuwa na mali nzuri sana ya macho na elektroniki licha ya - au labda hata kwa sababu ya - shida.

Tunaweza kutumia vifaa hivi kudanganya kutengeneza seli zenye rangi ya jua zenye rangi ya "mbuni" zinazochanganyika na majengo au nyumba, au madirisha ya jua ambayo yanaonekana kama glasi iliyochorwa bado nguvu.

Lakini fursa halisi ni kukuza seli zenye ufanisi zaidi ya ufanisi wa seli za silicon. Kwa mfano, tunaweza kuweka safu mbili za filamu za rangi ya perovskite pamoja kwenye "Sanjari" kiini cha jua. Kila safu ingevuna mikoa tofauti ya wigo wa jua, ikiongeza ufanisi wa jumla wa seli.

Mfano mwingine ni nini Oxford PV inafanya upainia: kuongeza safu ya perovskite juu ya seli ya kawaida ya silicon, ikiongeza ufanisi wa teknolojia iliyopo bila gharama kubwa ya ziada. Njia hizi za kuweka sanjari zinaweza kuunda faili ya kuongeza ufanisi ya paneli za jua zaidi ya 30%, ambayo itapunguza gharama zote za jopo na mfumo wakati pia inapunguza zao nyayo ya nishati.

Tabaka hizi za perovskite pia zinatengenezwa kutengeneza paneli za jua zinazoweza kubadilika ambazo zinaweza kusindika kama karatasi mpya, zaidi kupunguza gharama. Nuru nyepesi, nguvu ya jua pia hufungua uwezekano wa kuwezesha magari ya umeme na satelaiti za mawasiliano.

Mfano rahisi wa perovskite kiini cha jua.Mfano rahisi wa perovskite kiini cha jua. Plamen Petkov kwa Sayansi ya Amerika

Kwa LEDs, perovskites zinaweza kufikia ajabu ubora wa rangi ambayo inaweza kusababisha maendeleo teknolojia za kuonyesha rahisi. Perovskites pia inaweza kutoa bei rahisi, ya hali ya juu taa nyeupe kuliko taa za kibiashara za leo, na "joto la rangi" la ulimwengu linaweza kutengenezwa ili kutoa mwanga mweupe baridi au joto mweupe au kivuli chochote unachotaka katikati. Wao pia wanazalisha msisimko kama ujenzi wa kompyuta za baadaye za quantum, Kama vile Wachunguzi wa X-Ray kwa upigaji picha wa kiwango cha chini sana cha matibabu na usalama.

Ingawa bidhaa za kwanza tayari zinaibuka, bado kuna changamoto. Suala moja muhimu ni kuonyesha utulivu wa muda mrefu. Lakini utafiti unaahidi, na mara tu haya yatakapotatuliwa, halide perovskites inaweza kweli kuchochea mabadiliko ya uzalishaji na matumizi ya nishati.Mazungumzo

Kuhusu Mwandishi

Sam Stranks, Mhadhiri wa Nishati na Mfanyikazi wa Utafiti wa Chuo Kikuu cha Royal Society, Chuo Kikuu cha Cambridge

Makala hii imechapishwa tena kutoka Mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma awali ya makala.

Vitabu kuhusiana

Upungufu: Mpango wa Kisiasa Zaidi Uliopendekezwa Kugeuza Upepo wa Ulimwenguni

na Paul Hawken na Tom Steyer
9780143130444Katika uso wa hofu na upendeleo usioenea, muungano wa kimataifa wa watafiti, wataalamu, na wanasayansi wamekusanyika ili kutoa suluhisho la ufumbuzi wa hali ya hewa na kweli. Mbinu na mazoea mia moja huelezea hapa-baadhi yanajulikana; baadhi huenda haujawahi kusikia. Zinatoka kutoka nishati safi ili kuwaelimisha wasichana katika nchi za kipato cha chini kwa njia za matumizi ya ardhi ambayo huvuta kaboni nje ya hewa. Ufumbuzi unawepo, ni wa kiuchumi unaofaa, na jamii duniani kote sasa huwafanya kwa ustadi na uamuzi. Inapatikana kwenye Amazon

Kuunda Solutions ya Hali ya Hewa: Mwongozo wa Sera kwa Nishati ya Chini ya Carbon

na Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
1610919564Pamoja na athari za mabadiliko ya hali ya hewa tayari juu yetu, hitaji la kupunguza uzalishaji wa gesi chafu sio tu chini ya haraka. Ni changamoto kubwa, lakini teknolojia na mikakati ya kuikabili ipo leo. Seti ndogo ya sera za nishati, iliyoundwa na kutekelezwa vizuri, inaweza kutuweka kwenye njia ya maisha ya chini ya kaboni. Mifumo ya nishati ni kubwa na ngumu, kwa hivyo sera ya nishati lazima izingatiwe na gharama nafuu. Mbinu za ukubwa mmoja hazitakamilisha kazi. Watunga sera wanahitaji rasilimali iliyo wazi, kamili inayoelezea sera za nishati ambazo zitakuwa na athari kubwa kwa hali yetu ya hewa ya hali ya hewa, na inaelezea jinsi ya kuunda sera hizi vizuri. Inapatikana kwenye Amazon

Hii Mabadiliko Kila kitu: Capitalism vs Hali ya Hewa

na Naomi Klein
1451697392In Hii Mabadiliko Kila kitu Naomi Klein anasema kwamba mabadiliko ya hali ya hewa sio suala jingine tu linalofaa kati ya kodi na huduma za afya. Ni alarm ambayo inatuita sisi kurekebisha mfumo wa kiuchumi ambao tayari hutuvunja kwa njia nyingi. Klein hujenga jinsi ya kupunguza kasi ya uzalishaji wetu wa chafu ni fursa nzuri zaidi kwa wakati huo huo kupunguza kupunguza kutofautiana, kufikiri tena demokrasia zetu zilizovunjika, na kujenga upya uchumi wetu wa ndani. Anafunua kukata tamaa ya kiitikadi ya wasioko wa mabadiliko ya hali ya hewa, udanganyifu wa Kiislamu wa wasiokuwa geoengineers, na kushindwa kwa kutisha kwa mipango mingi ya kijani. Na anaonyesha kwa nini soko haliwezi-na haiwezi kurekebisha mgogoro wa hali ya hewa lakini badala yake hufanya mambo kuwa mabaya zaidi, na njia za uchimbaji wa uharibifu wa mazingira, na uhamasishaji mkubwa wa maafa. Inapatikana kwenye Amazon

Kutoka kwa Mchapishaji:
Ununuzi kwenye Amazon huenda ukapoteza gharama ya kukuleta InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, na Hali ya hewaImpactNews.com bila gharama na bila watangazaji ambao wanafuatilia tabia zako za kuvinjari. Hata kama wewe bonyeza kiungo lakini usiupe bidhaa hizi zilizochaguliwa, kitu kingine chochote unachotumia katika ziara hiyo hiyo kwenye Amazon hutupa tume ndogo. Hakuna gharama ya ziada kwako, kwa hiyo tafadhali shiriki katika jitihada. Unaweza pia tumia kiungo hiki kutumia Amazon wakati wowote ili uweze kusaidia kusaidia jitihada zetu.

 

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

kufuata ndaniKuweka juu

Picha ya facebooktwitter-ikonipicha ya rss

 Pata barua pepe ya hivi karibuni

{emailcloak = mbali}

VIDEOS LATEST

Kutokuamini kwa Tabianchi tano: Kozi ya Ajali Katika Taarifa potofu za hali ya hewa
Kutokuamini kwa Tabianchi tano: Kozi ya Ajali Katika Taarifa potofu za hali ya hewa
by John Cook
Video hii ni kozi ya ajali katika habari potofu za hali ya hewa, ikitoa muhtasari wa hoja muhimu zinazotumika kutilia shaka ukweli ...
Arctic haijawahi Kuwa Joto Hii Kwa Miaka Milioni 3 na Hiyo Inamaanisha Mabadiliko Kubwa Kwa Sayari
Arctic haijawahi Kuwa Joto Hii Kwa Miaka Milioni 3 na Hiyo Inamaanisha Mabadiliko Kubwa Kwa Sayari
by Julie Brigham-Grette na Steve Petsch
Kila mwaka, kifuniko cha barafu la bahari katika Bahari ya Aktiki hupungua hadi kiwango cha chini katikati ya Septemba. Mwaka huu inachukua 1.44 tu…
Je! Ni Nini Kuongezeka kwa Dhoruba ya Kimbunga na Kwa Nini Ni Hatari Sana?
Je! Ni Nini Kuongezeka kwa Dhoruba ya Kimbunga na Kwa Nini Ni Hatari Sana?
by Anthony C. Didlake Jr.
Kimbunga Sally kilipoelekea Pwani ya kaskazini mwa Ghuba Jumanne, Septemba 15, 2020, watabiri walionya kuhusu…
Joto La Bahari Linatishia Miamba ya Matumbawe na Hivi Punde Inaweza Kuwa Ngumu Kuirejesha
Joto La Bahari Linatishia Miamba ya Matumbawe na Hivi Punde Inaweza Kuwa Ngumu Kuirejesha
by Shawna Foo
Mtu yeyote ambaye anatunza bustani hivi sasa anajua nini joto kali linaweza kufanya kwa mimea. Joto pia ni wasiwasi kwa…
Madoa ya jua yanaathiri hali ya hewa yetu lakini sio vitu vingine
Madoa ya jua yanaathiri hali ya hewa yetu lakini sio vitu vingine
by Robert McLachlan
Je! Tunaelekea kwa kipindi na shughuli za chini za jua, yaani mawingu ya jua? Itadumu kwa muda gani? Kinachotokea kwa ulimwengu wetu…
Ujanja Mchafu Wanasayansi Wa Hali Ya Hewa Wanakabiliwa Katika Miongo Moja Tangu Ripoti Ya Kwanza ya IPCC
Ujanja Mchafu Wanasayansi Wa Hali Ya Hewa Wanakabiliwa Katika Miongo Moja Tangu Ripoti Ya Kwanza ya IPCC
by Marc Hudson
Miaka thelathini iliyopita, katika mji mdogo wa Uswidi uitwao Sundsvall, Jopo la Serikali za Mabadiliko ya Tabianchi (IPCC)…
Uzalishaji wa Methane Hit Record Viwango vya Kuvunja
Uzalishaji wa Methane Hit Record Viwango vya Kuvunja
by Josie Garthwaite
Uzalishaji wa ulimwenguni wa methane umefikia viwango vya juu zaidi kwenye rekodi, utafiti unaonyesha.
kelp forrest 7 12
Jinsi Misitu Ya Bahari La Dunia Inachangia Kupunguza Mgogoro wa Hali ya Hewa
by Emma Bryce
Watafiti wanatafuta kelp kwa msaada wa kuhifadhi dioksidi kaboni chini ya uso wa bahari.

MAKALA LATEST

Uharibifu wa Ubunifu: Mgogoro wa Covid-19 wa Kiuchumi Unaharakisha Kufa kwa Mafuta ya Mafuta
Uharibifu wa Ubunifu: Mgogoro wa Covid-19 wa Kiuchumi Unaharakisha Kufa kwa Mafuta ya Mafuta
by Peter Newman
Uharibifu wa ubunifu "ni ukweli muhimu juu ya ubepari", aliandika mchumi mkuu wa Austria Joseph Schumpeter katika…
Uzalishaji wa Ulimwenguni Umepunguzwa na 7% isiyo na kifani - Lakini Usianze Kusherehekea Bado
Uzalishaji wa Ulimwenguni Umepunguzwa na 7% isiyo na kifani - Lakini Usianze Kusherehekea Bado
by Pep Canadell et al
Uzalishaji ulimwenguni unatarajiwa kupungua kwa karibu 7% mnamo 2020 (au tani bilioni 2.4 za kaboni dioksidi) ikilinganishwa na 2019…
Miongo ya Matumizi ya Maji Endelevu Yamekausha Maziwa na Kusababisha Uharibifu wa Mazingira
Miongo kadhaa ya Matumizi ya Maji Endelevu Yamekausha Maziwa na Kusababisha Uharibifu wa Mazingira nchini Iran
by Zahra Kalantari et al
Dhoruba za chumvi ni tishio linaloibuka kwa mamilioni ya watu kaskazini magharibi mwa Iran, shukrani kwa janga la Ziwa…
Hali ya Hewa ya Kutilia shaka au Kukataa Hali ya Hewa? Sio Rahisi sana na hii ndio sababu
Hali ya Hewa ya Kutilia shaka au Kukataa Hali ya Hewa? Sio Rahisi sana na hii ndio sababu
by Peter Ellerton
Mabadiliko ya hali ya hewa sasa ni shida ya hali ya hewa na wasiwasi wa hali ya hewa sasa ni mnyimaji wa hali ya hewa, kulingana na taarifa iliyosasishwa hivi karibuni…
Msimu wa Kimbunga cha Atlantiki cha 2020 Ulikuwa Mzuiaji wa Rekodi, na Inaongeza wasiwasi zaidi juu ya Mabadiliko ya Tabianchi
Msimu wa Kimbunga cha Atlantiki cha 2020 Ulikuwa Mzuiaji wa Rekodi, na Inaongeza wasiwasi zaidi juu ya Mabadiliko ya Tabianchi
by James H. Ruppert Jr. na Allison Wing
Tunatazama nyuma kwenye wimbo wa rekodi zilizovunjika, na dhoruba bado haziwezi kumalizika ingawaje msimu rasmi…
Kwa nini Mabadiliko ya Tabianchi Yanafanya Majani ya Vuli Kubadilisha Rangi Mapema
Kwa nini Mabadiliko ya Tabianchi Yanafanya Majani ya Vuli Kubadilisha Rangi Mapema
by Philip James
Joto na urefu wa siku zilikubaliwa kijadi kama viashiria kuu vya majani yalibadilika rangi na kuanguka,…
Jihadharini: Matone ya majira ya baridi yanaweza kuongezeka wakati barafu inapungua na mabadiliko ya hali ya hewa
Jihadharini: Matone ya majira ya baridi yanaweza kuongezeka wakati barafu inapungua na mabadiliko ya hali ya hewa
by Sapna Sharma
Kila msimu wa baridi, barafu inayoundwa kwenye maziwa, mito na bahari, inasaidia jamii na tamaduni. Inatoa ...
Hakuna Wanasaikolojia wa Kusafiri kwa Wakati: Kwanini Tunatumia Mifano ya Hali ya Hewa
Hakuna Wanasaikolojia wa Kusafiri kwa Wakati: Kwanini Tunatumia Mifano ya Hali ya Hewa
by Sophie Lewis na Sarah Perkins-Kirkpatrick
Mifano ya kwanza ya hali ya hewa ilijengwa juu ya sheria za kimsingi za fizikia na kemia na iliyoundwa kutafiti hali ya hewa…