Εξελίξεις που θα επιτρέψουν την εγκατάλειψη της παραδοσιακής ενέργειας υπέρ των εναλλακτικών

Υπάρχει πολλή συζήτηση για την ανάγκη λήψης ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές. Είναι φιλικές προς το περιβάλλον και απεριόριστες στη χρήση.

Τι εμποδίζει τις εναλλακτικές πηγές ενέργειας να αντικαταστήσουν πλήρως τα παραδοσιακά μέταλλα σήμερα; Αυτό παρεμποδίζεται από διάφορους οικονομικούς, τεχνικούς και πολιτικούς λόγους. Αυτό το άρθρο περιγράφει τους τεχνικούς λόγους και τις εξελίξεις που θα βοηθήσουν στην αντιμετώπισή τους.

Η εναλλακτική ενέργεια αντιπροσωπεύεται ευρύτερα από τους ηλιακούς και αιολικούς σταθμούς. Δίνουν στον κόσμο ένα μεγάλο μέρος της καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας.

Υπάρχει κοινό πρόβλημα για όλες τις ανανεώσιμες πηγές ηλεκτρικής ενέργειας. Συσχετίζεται με την ανάγκη όχι μόνο να παράγεται ηλεκτρική ενέργεια, αλλά και να αποθηκεύεται. Μετά από όλα, ο ήλιος δεν λάμπει τη νύχτα και δεν είναι πάντα άνεμος.

Σε γενικές γραμμές, υπάρχει η ανάγκη να δημιουργηθούν τεράστιες μπαταρίες που θα συσσωρεύουν ενέργεια εάν είναι υπερβολική και θα την απομακρύνουν αν δεν είναι αρκετή.

Αυτός είναι ο τρόπος λειτουργίας μιας μπαταρίας αυτοκινήτου. Όταν ο κινητήρας του αυτοκινήτου δεν έχει ξεκινήσει, όλες οι ηλεκτρικές συσκευές στο αυτοκίνητο τροφοδοτούνται με μπαταρία. Όταν ξεκινάμε το αυτοκίνητο, η μπαταρία από την πηγή γίνεται καταναλωτής ηλεκτρικού ρεύματος. Και η γεννήτρια γίνεται η πηγή, η ενέργεια της οποίας είναι αρκετή για τη φόρτιση της μπαταρίας και για την τροφοδοσία των συσκευών. Στην περίπτωσή μας, η γεννήτρια είναι ο ήλιος ή ο άνεμος.

Αλλά η συσσώρευση ηλεκτρικής ενέργειας σε βιομηχανική κλίμακα δεν ήταν καθόλου εύκολη. Μία από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται είναι η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας στην ενέργεια του νερού. Για αυτό, κατασκευάζονται δύο δεξαμενές, σε διαφορετικά ύψη.

Όταν υπάρχει αρκετός ηλεκτρισμός, οι αντλίες αντλούν νερό από την κάτω δεξαμενή στο άνω μέρος. Και όταν υπάρχει έλλειψη, το νερό εκκενώνεται στην κάτω δεξαμενή, περνώντας από τους στρόβιλους που είναι συνδεδεμένοι με ηλεκτρικές γεννήτριες. Η κατασκευή μιας τέτοιας δομής κοστίζει δισεκατομμύρια δολάρια, και η απώλεια ενέργειας κατά τη χρήση της είναι πολύ μεγάλη. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες αντιμετωπίζουν το καθήκον να βρουν έναν νέο τρόπο αποθήκευσης ενέργειας.

Αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί στο εγγύς μέλλον. Οι χημικοί ανακάλυψαν μια νέα ιδιότητα του βαναδίου, χάρη στην οποία σχεδιάστηκε μια μπαταρία βαναδίου, η οποία μπορεί να λειτουργήσει χωρίς απώλεια χωρητικότητας μέχρι 20.000 κύκλους. Αλλά το πιο σημαντικό, το μέγεθος αυτών των μπαταριών είναι σχεδόν απεριόριστο. Πριν από αυτή την ανακάλυψη, βανάδιο χρησιμοποιήθηκε στη βιομηχανία χάλυβα για να σκληρύνει τα μέρη.

Ένα εμπόδιο για την ανάπτυξη της ηλιακής ενέργειας παραμένει το υψηλό κόστος των ηλιακών συλλεκτών. Αυτό οφείλεται στο σύνθετο σχεδιασμό τους, που απαιτεί μια σύνδεση pn, για να δημιουργήσει μια σταθερή ροή ηλεκτρονίων.

Μετά από πολλά χρόνια έρευνας, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια βρήκαν ένα νέο μίγμα που εκπέμπει ένα ρεύμα ηλεκτρονίων από την έκθεση στο ηλιακό φως, χωρίς μεταβατική περίοδο. Φασματοσκοπικές μελέτες έχουν αποδείξει ότι το υλικό είναι σε θέση να εκπέμπει ηλεκτρόνια από έκθεση σε ορατό φως. Τα πρώιμα γνωστά υλικά έδειξαν παρόμοιες ιδιότητες μόνο από την υπεριώδη ακτινοβολία.

Η εξέλιξη αυτή όχι μόνο θα μειώσει σημαντικά το κόστος των ηλιακών συλλεκτών, αλλά και θα αυξήσει το ρυθμό μετατροπής. Δεδομένου ότι οι συμβατικοί ηλιακοί συλλέκτες μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε απόδοση περίπου 20%.

Έμμεσα, η ανάπτυξη εναλλακτικής ενέργειας θα επηρεαστεί από ένα άλλο σημαντικό γεγονός - η ανακάλυψη από τον ρώσο επιστήμονα Konstantin Novoselov και Andre Geim το 2010 νέου υλικού - graφένιο. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε σύγχρονα ηλεκτρονικά.

Όλες αυτές οι εξελίξεις μπορούν να βελτιώσουν τις μεθόδους απόκτησης ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές σε τέτοιο βαθμό που η εξόρυξη άνθρακα, φυσικού αερίου και πετρελαίου θα είναι ακατάλληλη.

5 ασυνήθιστοι τρόποι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

Τα καλύτερα άρθρα σχετικά με τις εναλλακτικές πηγές ενέργειας