Wéi d'Zivilisatioun wiisst, erhéicht d'Energie déi néideg ass fir eise Liewensstil z'ënnerstëtzen all Dag, wat eis erfuerdert nei an innovativ Weeër ze fannen fir eis erneierbar Ressourcen, wéi Sonneliicht, ze notzen, fir méi Energie fir eis Gesellschaft ze kreéieren fir Fortschrëtter weiderzemaachen.
Sonneliicht huet Liewen op eisem Planéit fir Joerhonnerte geliwwert an aktivéiert.Ob direkt oder indirekt, d'Sonn erlaabt d'Generatioun vu bal all bekannten Energiequellen wéi fossil Brennstoffer, Hydro, Wand, Biomass, etc.Wéi d'Zivilisatioun wiisst, d'Energie déi néideg ass fir z'ënnerstëtzen eise Liewensstil geet all Dag erop, wat eis erfuerdert nei an innovativ Weeër ze fannen fir eis erneierbar Ressourcen, wéi Sonneliicht, ze notzen, fir méi Energie fir eis Gesellschaft ze kreéieren fir de Fortschrëtt weiderzemaachen.
Sou wäit zréck wéi d'antike Welt konnte mir op Solarenergie iwwerliewen, Sonneliicht als Energiequell ze benotzen entstanen a Gebaier, déi viru méi wéi 6.000 Joer gebaut goufen, andeems d'Haus orientéiert sou datt d'Sonneliicht duerch Ouverture passéiert, déi als Form vun Heizung handelen. .Dausende vu Joer méi spéit hunn d'Ägypter an d'Griichen déiselwecht Technik benotzt fir hir Haiser am Summer cool ze halen andeems se se vun der Sonn ofgeschützt hunn [1]. Grouss eenzeg Scheierfënstere ginn als Solarthermesch Fënstere benotzt, wat d'Hëtzt vun der Sonn erlaabt eran ze kommen, awer fangst. d'Hëtzt bannen.Sonneliicht war net nëmmen essentiell fir d'Hëtzt, déi se an der antiker Welt produzéiert huet, mee et gouf och benotzt fir Liewensmëttel duerch Salz ze konservéieren an ze konservéieren.Bei Saliniséierung gëtt d'Sonn benotzt fir gëfteg Mierwaasser ze verdampen a Salz ze kréien, wat gesammelt gëtt. an de Solarpoolen [1].An der spéider Renaissance huet de Leonardo da Vinci déi éischt industriell Applikatioun vu konkave Spigel-Solarkonzentratoren als Waasserheizungen proposéiert, a spéider huet de Leonardo och d'Technologie vum Schweißen Copp proposéiert.er mat Sonnestrahlung an erlaabt technesch Léisungen Textilmaschinnen ze bedreiwen [1].Geschwënn während der Industrierevolutioun huet de W. Adams dat wat elo e Solarofen genannt gëtt.Dësen Uewen huet aacht symmetresch Sëlwerglasspigel, déi en aachteckege Reflektor bilden.Sonneliicht ass duerch Spigelen an eng mat Glas iwwerdeckten Holzkëscht konzentréiert, wou de Pot gesat gëtt a kache léisst[1].Séier e puer honnert Joer vir an d'Solardampmaschinn gouf ëm 1882 gebaut [1].Abel Pifre huet e konkave Spigel 3,5 benotzt. m Duerchmiesser a konzentréiert et op e zylindresche Dampkessel, deen genuch Kraaft produzéiert huet fir d'Dréckerei ze fueren.
Am Joer 2004 gouf zu Sevilla, Spuenien déi éischt kommerziell konzentréiert Solarkraaftwierk op der Welt genannt Planta Solar 10 gegrënnt.Sonneliicht gëtt op en Tuerm vun ongeféier 624 Meter reflektéiert, wou Solarempfänger mat Dampturbinen a Generatoren installéiert sinn.Dëst ass kapabel fir Energie ze generéieren. fir méi wéi 5.500 Haiser unzekraafen. Bal e Jorzéngt méi spéit, am Joer 2014, huet de weltgréisste Solarkraaftwierk a Kalifornien, USA opgemaach. D'Anlag huet méi wéi 300.000 kontrolléiert Spigelen benotzt an huet d'Produktioun vun 377 Megawatt Elektrizitéit erlaabt fir ongeféier 140.000 Haiser [ 1].
Net nëmme gi Fabriken gebaut a benotzt, mee d'Konsumenten an de Geschäfter kreéieren och nei Technologien.Solarpanneauen hunn hiren Debut gemaach, a souguer Solar-ugedriwwen Autoen koumen an d'Spill, awer eng vun den neisten Entwécklungen déi nach ugekënnegt ginn ass nei Solar- powered wearable technology.Duerch Integratioun vun enger USB Verbindung oder aner Geräter erlaabt et Verbindung vu Kleeder un Apparater wéi Quellen, Telefonen an Kopfhörer, déi ënnerwee gelueden kënne ginn.Virun e puer Joer huet eng Equipe vu japanesche Fuerscher um Riken. Institut an Torah Industrien beschriwwen d'Entwécklung vun enger dënnter organescher Solarzelle, déi d'Kleeder op d'Kleeder waarm dréckt, sou datt d'Zell d'Solarenergie absorbéiere kann an et als Energiequell benotzt [2] . Stabilitéit a Flexibilitéit bis 120 °C [2].Members of the research group based organic photovoltaic cells on a material called PNTz4T [3].PNTz4T is a semiconducting polymer before developed by Riken for excellent environmental Stabilitéit an héich Muecht Ëmwandlung Effizienz, dann sinn zwou Säiten vun der Zell mat Elastomer bedeckt, engem Gummistécker-ähnlechen Material [3]. d'Zelle awer verhënneren datt Waasser a Loft an d'Zelle erakommen.D'Benotzung vun dësem Elastomer hëlleft d'Degradatioun vun der Batterie selwer ze reduzéieren an hir Liewensdauer ze verlängeren [3].
Ee vun de bemierkenswäertsten Nodeeler vun der Industrie ass Waasser. D'Degeneratioun vun dësen Zellen kann duerch verschidde Faktoren verursaacht ginn, awer de gréissten ass Waasser, de gemeinsame Feind vun all Technologie. vun organeschen Photovoltaikzellen [4].Och wann Dir an de meeschte Fäll evitéiere kënnt Waasser op Äre Computer oder Telefon ze kréien, kënnt Dir et net mat Äre Kleeder vermeiden.Ob et Reen oder eng Wäschmaschinn ass, Waasser ass inévitabel.No verschiddenen Tester op der freestanding organic photovoltaic cell and the double-sided coated organ photovoltaic cell, both organic photovoltaic cells were named in water for 120 minutes, et war ofgeschloss datt d'Kraaft vun der free-standing organic photovoltaic Zelle war. 5,4%.Zellen sinn ëm 20,8% erofgaang [5].
Figur 1. Normaliséiert Muecht Konversioun Effizienz als Funktioun vun immersion time.The Feeler Baren op der Grafik duerstellt der Norm deviation normaliséiert vun der Moyenne vun der éischter Muecht Konversioun Effizienz an all Struktur [5].
Figur 2 weist eng aner Entwécklung op der Nottingham Trent University, eng Miniatur Solarzelle, déi an engem Garn agebonne ka ginn, deen dann an en Textil gewéckelt gëtt [2]. All Batterie, déi am Produkt abegraff ass, entsprécht bestëmmte Critèrë fir ze benotzen, wéi z. 3mm laang an 1,5mm breet[2].All Eenheet ass mat engem waasserdichte Harz laminéiert, fir datt d'Wäsch an der Wäschraum oder wéinst dem Wieder wäschen kann [2].D'Batterien sinn och fir Komfort ugepasst, a jidderee gëtt an engem montéiert. Manéier déi d'Haut vum Droen net erausstécht oder irritéiert.An weiderer Fuerschung gouf festgestallt, datt an engem klengen Kleedungsstéck ähnlech wéi e 5cm^2 Stéck Stoff just iwwer 200 Zellen enthale kënnen, idealerweis 2,5 – 10 Volt Energie produzéieren, an ofgeschloss datt et nëmmen 2000 Zellen sinn Zellen brauchen fir Smartphones ze laden [2].
Figur 2. Mikro Sonnesystem Zellen 3 mm laang an 1,5 mm breet (Foto Ugedriwwe vun Nottingham Trente Universitéit) [2].
Photovoltaic Stoffer fusionéieren zwee liicht a bëlleg Polymere fir Energie generéierend Textilien ze kreéieren. Déi éischt vun deenen zwee Komponenten ass eng Mikro-Solarzelle, déi Energie aus Sonneliicht recolt, an déi zweet besteet aus engem Nanogenerator, deen mechanesch Energie an Elektrizitéit ëmgewandelt [ 6].De photovoltaeschen Deel vum Stoff besteet aus Polymerfaseren, déi dann mat Schichten aus Mangan, Zinkoxid (e Photovoltaikmaterial) a Kupferjodid (fir Chargesammlung) beschichtet ginn [6]. e klenge Kupferdrot an an d'Kleedung integréiert.
D'Geheimnis hannert dësen Innovatiounen läit an der transparent Elektroden vun flexibel photovoltaic Apparater.Transparent konduktiv Elektroden sinn ee vun de Komponente op photovoltaic Zellen datt Liicht an d'Zelle erlaben, Erhéijung vun der Liicht Kollektioun Taux.Indium-dotéiert tin oxide (ITO) benotzt gëtt. dës transparent Elektroden ze fabrizéieren, déi fir seng ideal Transparenz (> 80%) a gutt Blatresistenz an och excellent Ëmweltstabilitéit benotzt gëtt [7].Den ITO ass entscheedend well all seng Komponenten a bal perfekt Verhältnisser sinn.De Verhältnis vun D'Dicke kombinéiert mat Transparenz a Resistenz maximéiert d'Resultater vun den Elektroden [7]. All Schwankungen am Verhältnis wäerten d'Elektroden negativ beaflossen an domat d'Leeschtung. Wéi och ëmmer, ITO ass eng endlech Ressource déi séier verbraucht gëtt.Research has been going to find an alternative that not only achievesITO, awer gëtt erwaart d'Leeschtung vum ITO ze iwwerwannen [7].
Material wéi Polymer Substrater, déi mat transparenten konduktiven Oxiden modifizéiert goufen, sinn an der Popularitéit bis elo gewuess. Leider hunn dës Substrater sech als brécheg, steif a schwéier gewisen, wat d'Flexibilitéit an d'Leeschtung staark reduzéiert [7]. Fuerscher bidden eng Léisung fir benotzt flexibel fiber-ähnlechen Solarzellen als Elektroden Ersatz.Eng fibrous Batterie besteet aus enger Elektrode an zwee ënnerscheedleche Metalldrähten, déi verdreift a kombinéiert mat engem aktive Material fir d'Elektrode ze ersetzen [7].Solarzellen hunn duerch hiert Liichtgewiicht Verspriechen gewisen. , awer de Problem ass de Mangel u Kontaktfläch tëscht den Metalldrähten, wat d'Kontaktfläch reduzéiert an domat zu enger degradéierter photovoltaescher Leeschtung resultéiert [7].
Ëmweltfaktoren sinn och e grousse Motivator fir weider Fuerschung.De Moment setzt d'Welt staark op net-erneierbar Energiequellen wéi fossil Brennstoffer, Kuel an Ueleg.De Fokus vun net-erneierbaren Energiequellen op erneierbar Energiequellen, dorënner Solarenergie, ass eng noutwenneg Investitioun fir d’Zukunft.All Dag laden Millioune vu Leit hir Handyen, Computeren, Laptops, Smartwatches an all elektronesch Geräter op, a mat eise Stoffer fir dës Apparater just duerch ze Fouss kënnen eis Notzung vu fossille Brennstoffer reduzéieren.Während dat schéngen kann. trivial op enger klenger Skala vun 1 oder souguer 500 Leit, wann een op zéngdausende Millioune eropgeschrauft gëtt, kéint et eis Notzung vu fossille Brennstoffer däitlech reduzéieren.
Solarpanneauen an Solarkraaftwierker, och déi, déi uewen op Haiser montéiert sinn, si bekannt fir erneierbar Energie ze benotzen an de Gebrauch vu fossille Brennstoffer ze reduzéieren, déi nach ëmmer staark benotzt ginn.Amerika.Ee vun de grousse Problemer fir d'Industrie ass d'Land ze kréien dës Bauerenhaff bauen.En duerchschnëttleche Stot kann nëmmen eng gewëssen Unzuel u Solarpanneauen ënnerstëtzen, an d'Zuel vun de Solarfarmen ass limitéiert.A Beräicher mat genuch Plaz zécken déi meescht Leit ëmmer eng nei Solaranlag ze bauen, well se d'Méiglechkeet permanent zoumaachen. a Potential vun anere Méiglechkeeten um Terrain, wéi nei Betriber.Et ginn eng grouss Zuel vu schwiewend Photovoltaik Panel Installatiounen, déi kierzlech grouss Quantitéiten un Stroum generéiere kënnen, an den Haaptvirdeel vu schwiewende Solarfarmen ass d'Käschtereduktioun [8].Wann de Land net genotzt gëtt, et brauch een sech keng Suergen iwwert d’Installatiounskäschten op Haiser a Gebaier ze këmmeren.All momentan bekannt schwiewende Solarfarmen sinn op kënschtleche Waasserkierper, an an Zukunft ass etEt ass méiglech dës Bauerenhaff op natierleche Waasserkierper ze placéieren.Kënschtlech Reservoiren hu vill Virdeeler, déi am Ozean net heefeg sinn [9]. Mënsch gemaachte Reservoiren sinn einfach ze verwalten, a mat fréiere Infrastrukturen a Stroossen kënnen d'Baueren einfach installéiert ginn.Schwiewend Solarfarmen hunn och gewisen datt se méi produktiv sinn wéi Land-baséiert Solarfarmen wéinst Temperaturvariatioune tëscht Waasser a Land [9].Duerch déi héich Spezifesch Waasserhëtzt ass d'Uewerflächentemperatur vum Land allgemeng méi héich wéi déi vu Waasserkierper, an héich Temperaturen hunn gewisen datt se negativ op d'Wasserwärmung beaflossen. Leeschtung vun Solarpanneau Konversiounsraten.Während d'Temperatur net kontrolléiert wéi vill Sonneliicht e Panel kritt, beaflosst et wéi vill Energie Dir vu Sonneliicht kritt. Bei nidderegen Energien (dh méi kill Temperaturen), wäerten d'Elektronen an der Solarpanneau sinn e Reschtzoustand, an dann wann Sonneliicht trefft, wäerten se en opgereegten Zoustand erreechen [10].Den Ënnerscheed tëscht dem Reschtzoustand an dem opgereegten Zoustand ass wéi vill Energie an der Spannung entsteet.Net nëmme kann Sonneliicht.ht dës Elektronen opreegen, awer och kënnen Hëtzt.Wann d'Hëtzt ronderëm d'Solarpanneau d'Elektronen energesch a se an e nidderegen opgereegten Zoustand stellt, wäert d'Spannung net esou grouss sinn wann d'Sonneliicht op d'Panel trefft [10].Zënter Land absorbéiert an emittéiert Hëtzt méi liicht wéi Waasser, d'Elektronen an engem Solarpanneau um Land si méiglecherweis an engem méi héijen opgereegten Zoustand, an da läit d'Solarpanneau op oder no bei engem Waasserkierper, dee méi kill ass.Weider Fuerschung huet bewisen datt de Killeffekt vun d'Waasser ronderëm d'Schwemmplacke hëlleft fir 12,5% méi Energie ze generéieren wéi um Land [9].
Bis elo entspriechen d'Solarpanneauen nëmmen 1% vun den Energiebedürfnisser vun Amerika, awer wann dës Solarfarmen op bis zu engem Véierel vu mënschleche Waasserbehälter gepflanzt ginn, géifen d'Solarpanneauen bal 10% vun den Energiebedürfnisser vun Amerika erfëllen.A Colorado, wou schwiewen. Panneaue goufen esou séier wéi méiglech agefouert, zwee grouss Waasserreservoiren am Colorado hunn duerch Verdampfung vill Waasser verluer, awer duerch d'Installatioun vun dëse Schwemmplacke gouf verhënnert datt d'Reservoir austrocknen an Elektrizitéit entsteet [11]. Och ee Prozent vum Mënsch -Maachte Reservoiren, déi mat Solarfarmen ausgestatt sinn, wiere genuch fir op d'mannst 400 Gigawatt Elektrizitéit ze generéieren, genuch fir 44 Milliarde LED-Glühbirnen fir iwwer e Joer ze bedreiwen.
Figur 4a weist d'Kraaft Erhéijung vun der schwiewend Solarzelle am Zesummenhang mat der Figur 4b.Während et an de leschte Jorzéngt wéineg schwiewend Solarfarmen goufen, maachen se nach ëmmer esou e groussen Ënnerscheed an der Energieproduktioun.An der Zukunft, wann schwiewende Solarfarmen méi reichend ginn, gëtt gesot datt d'total produzéiert Energie vun 0,5TW am Joer 2018 op 1,1TW bis Enn 2022 verdräift.[12]
Ëmweltfrëndlech gesinn dës schwiewend Solarfarmen op vill Manéiere ganz gutt. Nieft der Ofhängegkeet vu fossille Brennstoffer ze reduzéieren, reduzéieren d'Solarfarmen och d'Quantitéit u Loft a Sonneliicht, déi d'Waasseruewerfläch erreechen, wat hëllefe kann de Klimawandel ëmzegoen [9]. Bauerenhaff, déi d'Wandgeschwindegkeet an d'direkt Sonneliicht op d'Waasseroberfläche ëm mindestens 10% reduzéiert, kéint e ganzt Joerzéngt vun der globaler Erwiermung kompenséieren [9].Wat d'Biodiversitéit an d'Ökologie ugeet, schéngen keng grouss negativ Auswierkungen ze fannen.D'Paneele verhënneren héije Wand. Aktivitéit op der Waasseroberfläche, doduerch d'Erosioun op der Flossbank ze reduzéieren, d'Vegetatioun ze schützen an ze stimuléieren.[13].Et gi keng definitiv Resultater ob d'Marineliewen beaflosst ass, awer Moossname wéi d'Schuel-gefëllte Bio-Hütt, déi vum Ecocean erstallt gouf. goufen ënner photovoltaik Paneele ënnerwee fir potenziell d'Marine Liewen z'ënnerstëtzen.[13].Eng vun den Haaptbedéngungen vun der lafender Fuerschung ass de potenziellen Impakt op d'Liewensmëttelkette duerch d'Installatioun vun Infrastrukturen wéi z.B.Photovoltaik Panelen op oppe Waasser anstatt vu Mënsch gemaachte Reservoiren.Wéi manner Sonneliicht an d'Waasser erakënnt, verursaacht et eng Ofsenkung vun der Photosynthese, wat zu engem massive Verloscht vu Phytoplankton a Makrophyten.Mat der Reduktioun vun dëse Planzen, den Impakt op Déieren. méi niddereg an der Liewensmëttelkette, etc., féiert zu Subventiounen fir Waasserorganismen [14].Obwuel et nach net geschitt ass, kéint dëst weider potenziell Schied un den Ökosystem verhënneren, e groussen Nodeel vu schwiewende Solarfarmen.
Well d'Sonn eis gréissten Energiequell ass, kann et schwéier sinn Weeër ze fannen fir dës Energie ze notzen an an eise Gemeinschaften ze benotzen.Nei Technologien an Innovatiounen déi all Dag verfügbar sinn, maachen dat méiglech.Och wann et net vill wearable Solar-ugedriwwen Kleedungsstécker gëtt. ze kafen oder schwiewende Solarfarmen fir elo ze besichen, dat ännert näischt un der Tatsaach, datt d'Technologie kee grousse Potential oder eng hell Zukunft huet.Schwemmen Solarzellen hunn e laange Wee ze goen an engem Wildlife Sënn esou heefeg ze sinn wéi Solarpanneauen uewen op Haiser.Wearable Solarzellen hunn e laange Wee ze goen ier se esou heefeg ginn wéi d'Kleeder déi mir all Dag droen.An Zukunft sollen d'Solarzellen am Alldag benotzt ginn ouni datt se tëscht eis verstoppt mussen. Kleeder.Wéi d'Technologie an de kommende Joerzéngte weider geet, ass d'Potenzial vun der Solarindustrie endlos.
Iwwer de Raj Shah Dr Raj Shah ass en Direkter vun der Koehler Instrument Company zu New York, wou hien 27 Joer geschafft huet. Physik, Institut fir Energiefuerschung an d'Royal Society of Chemistry.ASTM Eagle Award Empfänger Dr. 2020 - David Phillips - Petro Industry News Artikel - Petro Online (petro-online.com)
Dr Shah hält en Doktorat am Chemeschen Ingenieur vun der Penn State University an e Fellow vun der Chartered School of Management, London.Hien ass och e Chartered Scientist vum Scientific Council, e Chartered Petroleum Engineer vum Energy Institute an e UK Engineering Council.Dr.De Shah gouf viru kuerzem als Distinguished Engineer vum Tau beta Pi geéiert, der gréisster Ingenieursgesellschaft an den USA. Materialwëssenschaft an Ingenieur).
De Raj ass en Adjunctprofesser am Department of Materials Science and Chemical Engineering um SUNY Stony Brook, huet iwwer 475 Artikelen publizéiert an ass zënter iwwer 3 Joer am Energieberäich aktiv. gewielt als Fellow am International Institute of Physics Petro Online (petro-online.com)
D'Madame Mariz Baslious an den Här Blerim Gashi si chemesch Ingenieursstudenten um SUNY, an den Dr Raj Shah presidéiert den externe Berodungsrot vun der Uni.Mariz a Blerim sinn Deel vun engem wuessende Stageprogramm bei Koehler Instrument, Inc. zu Holtzville, NY, datt encouragéiert Studenten méi iwwer d'Welt vun alternativen Energietechnologien ze léieren.
Post Zäit: Februar-12-2022
