Енергія від сонця. Чому альтернативна енергетика незабаром випередить традиційну

Поки Україна то вмикає, то вимикає потужності АЕС, а можновладці говорять про застарілі вугільні електростанції, світові вчені досліджують можливості екологічно безпечної енергетики — сонячної, вітрової та інших, поки мало розповсюджених видів. «Процес» наводить декілька найцікавіших розробок у сонячній енергетиці, які можуть допомогти людству знизити наслідки глобального потепління.

Незважаючи на складнощі в умовах глобальної пандемії, пошук нового у науці не зупиняється, і це стосується не тільки створення вакцини від COVID-19. У квітні в сонячній енергетиці встановили не менше трьох рекордів. Два з них — у США.

Вчені з Національної лабораторії з відновлювальної енергії (NREL) створили унікальну сонячну батарею «шести контурів», яка перетворює світло на електрику у нечуваних досі масштабах. Її ефективність становить 47,1% — це найбільша ефективність в умовах концентрованого світла. Ця батарея побила попередній рекорд, встановлений декілька років тому, на один відсоток.

«Цей пристрій справді демонструє надзвичайний потенціал багатоядерних сонячних батарей», — каже один із співробітників NREL Джон Гейш.

Рекорд допомогла встановити підвищена концентрація (у 143 рази вища звичайної) сонячного світла. Але навіть за звичайної концентрації ця батарея працює краще за будь-яку іншу.

NREL також побила власний рекорд, встановлений під час випробовування іншої шестиконтурної батареї. Тоді було досягнуто 39,2-відсоткову ефективність.

Кожен із шести контурів спеціалізується на захопленні певного діапазону світла із сонячного спектра. Усього у пристрої 140 шарів світлопоглинаючого матеріалу. При цьому він утричі тонший за волосся.

«Один із способів знизити вартість — зменшити необхідну площу, — пояснює Райан Франс, спеціаліст з матеріалів NREL, — і ви можете це зробити, використовуючи дзеркало для захоплення світла і фокусування світла до точки».

100-відсоткової ефективності досягти неможливо через закони термодинаміки. Але французькі вчені кажуть, що 50-відсоткова ефективність насправді є «дуже досяжною».

Третій рекорд у галузі був поставлений цього місяця у Німеччині інженерами з дослідницького центру Helmholtz-Zentrum Berlin. Вони створили пристрій товщиною кілька мікрометрів, який поєднує два різних напівпровідники — один для видимого світла, інший — для інфрачервоних променів. Ця батарея створена із кремнію та перовскіту, її підтверджена ефективність — 24,16%. За словами вчених, цю технологію можна використовувати для космічних супутників.

Винайдення ще більш ефективної технології для сонячних батарей — питання часу. Як і наступний енергетичний рекорд.

Інші європейські вчені вважають, що нові рекорди вдається встановити саме завдяки пандемії. Британія зафіксувала денний рекорд у 9,68 гігаватт сонячної енергії, що достатньо для задоволення третини потреби країни. А у Німеччині встановили рекорд у 32,23 гігаватта на день. Серед чинників, що допомогли цим рекордам є й скорочення забруднення повітря через карантинні заходи. Зменшення трафіку призвело до скорочення кількості парникових газів, що виробляються щогодини. Також у Європі зростає кількість сонячних установок у житлових та комерційних приміщеннях.

За прогнозами аналітиків, незабаром створення нових вітрових та сонячних електростанцій стане дешевшим за експлуатацію вугільних ТЕС. Це станеться до 2030 року, йдеться у звіті Carbon Tracker Initiative. За цими даними, сонячна та вітрова енергії вже дешевші за традиційні види, зокрема на 60% дешевші за вугільну енергетику.

Щоб глобальне потепління не перевищувало 1,5 градус, до 2030 року потрібно знизити обсяги видобутку вугілля на 59-78% у порівнянні з показниками 2010 року, або ж відмовитися від нього повністю, запевняють експерти Міжурядової групи ООН зі зміни клімату.

За матеріалами Nature Energy, Joule, Bloomberg.