Вход на сайт

МЕДИАМЕТРИКА

Облако тегов

Солнечная энергетика атакует

Аватар пользователя shaastra

Сейчас солнечные батареи на базе фотоэлементов являются самым неэффективным по EROEI способом получения электроэнергии.

Однако, ещё в 1972 году было предложено использовать для сбора солнечной энергии наноантенны (вики) (Чубайс не при чём).

И вот, недавно, в Коннектикутском университете создали работающее устройство.


Солнечная энергетика на наноантеннах стала ближе

(источник)

Брайан Уиллис (Brian Willis, на фото) из Коннектикутского университета (США) применил атомно-слоевое осаждение для создания массива выпрямляющих наноантенн, точнее — ректенн, предназначенных для давно теоретически обсуждавшихся «солнечных батарей высокой эффективности».

Напомним, что КПД солнечных кремниевых батарей не может быть выше 33% даже теоретически. Наноантенны же, как считается, способны иметь эффективность в 70–80%, причём при меньшей стоимости. Вот только долгие годы все эти преимущества были лишь на словах.

Образец массива наноантенн, созданных по новой технологии (здесь и ниже иллюстрации Brian Willis, Sean Flynn / UConn Photo).



Наноантенна — это коллектор электромагнитного излучения, предназначенный для поглощения энергии определённой длины волны, пропорциональной размеру наноантенны. Резонансная частота антенны (частота, на которой система обладает самой высокой эффективностью) растёт с её физическими размерами в соответствии с теорией антенн СВЧ. Поэтому, чтобы выпрямляющая антенна была эффективна, она должна иметь элементы размером порядка сотен нанометров. И тут начинаются сложности.

Нынешние экспериментальные наноантенны производятся по методу электронно-лучевой литографии, требующейся для создания туннельных диодов на основе переходов металл — диэлектрик — металл. Это медленный и дорогой процесс, при котором невозможна параллельная обработка. В исследовательских целях он ещё годится, поскольку обеспечивает необходимое чрезвычайно точное разрешение, жизненно важное для эффективности наноантенн. Однако даже с помощью такого дорогого метода добиться точности в 1-2 нм не удаётся, а без этого максимальной теоретической эффективности ректеннам не видать. А вот что делать в массовом производстве? 

Брайан Уиллис предложил использовать (сразу же после нарезки электродов наноантенн электронно-лучевой пушкой) покрытие обоих электродов атомами меди именно при помощи атомно-слоевого осаждения (АСО). При этом точность начальной операции электронно-лучевой литографии может быть всего 10-20 нм. Потом АСО доведёт расстояние между электродами до необходимых 1,5 нм.

В ректенне зазор между электродами должен быть минимальным, но раньше добиться нанометровых зазоров при разумных затратах не удавалось. Всё изменилось? Посмотрим.



При столь малом расстоянии возникает туннельный переход, позволяющий электронам проскочить между двумя электродами и быть использованными для генерации постоянного тока.

«До этого... было невозможно изготавливать практичные и воспроизводимые массивы ректенн, способных использовать солнечный свет от инфракрасного до видимого диапазона», — подчёркивает Дарин Циммерман (Darin Zimmerman), физик из Университета штата Пенсильвания (США).

«У нас уже есть первая версия такого устройства, — говорит г-н Уиллис. — Сейчас мы изучаем возможность модифицирования ректенн для лучшей частотной подстройки».

Итак, если нечто подобное удастся, солнечную энергетику может ждать резкий рывок: материалы, идущие на создание наноантенн, стоят всего $5–11 (последняя цифра — для золотых наноантенн) за квадратный метр, а в случае кремниевых фотоэлементов эта цифра приближается к $400, где не менее $200 приходится на кристаллический кремний.

Подготовлено по материалам Коннектикутского университета.
Фонд поддержки авторов AfterShock

Комментарии

Аватар пользователя alexsword
alexsword(6 лет 1 месяц)(16:54:25 / 07-02-2013)

Где можно ознакомиться не с пустословием для лохов типа "на этот раз мы говорим правду, верьте и поскорее инвестируйте" (ровно это и написано выше, если ужать до одного предложения), а с конкретными расчетами, в частности, энергетической себестомости данного проекта в расчете на квадратный метр или единицу мощности?    

Аватар пользователя shaastra
shaastra(5 лет 9 месяцев)(17:34:39 / 07-02-2013)

Это ведь ещё прототип. Бабки им вряд ли нужны, так как грант под эти исследования у универа уже есть: "recently received a $650,000, three-year grant from the National Science Foundation". Конкретных расчетов в оригинале статьи нет. Автор с компьюленты (изложивший материал с сайта University of Connecticut на русском), откуда-то взял свои соображения по стоимости материалов, которые и изложил в заключительном абзаце.

Аватар пользователя Nordicx86
Nordicx86(5 лет 10 месяцев)(19:46:16 / 07-02-2013)

Алекс это реальная технология там не только свет там любое излучение можно поглащать...

только вот технологическая готовность такая же как у ХТЯ....те когда то оно будет, но когда - ЭТО вопрос....

Комментарий администрации:  
*** Криптобес ***
Аватар пользователя piligrim04
piligrim04(4 года 10 месяцев)(16:55:15 / 07-02-2013)

Солнечные батарейки подмышку и бережком-бережком, мелким шажочком и далеко-далеко.....

Аватар пользователя serzhant
serzhant(5 лет 10 месяцев)(17:51:03 / 07-02-2013)

Очень бы хотелось узнать мнение по этому поводу уважаемого Alredy Yet.Насколько перспективно и реально данное направление?Сразу оговорюсь ,меня не сильно интересует промышленное применение ,более утилитарное.Попробую пояснить,год назад отдыхали дикарями в Хорватии на острове(ехали на своей машине),так вот там дом питался исключительно от солнечных баттарей (размером 2Х2 метра),ночью от аккамуляторов .засчёт запасённой энергии за день.В принципе было очень комфортно.За исключением отсутствия кондишки ,т.к. она уже много жрёт ,а так всё питание 12вольт.

Аватар пользователя Vlad_tzmrussia
Vlad_tzmrussia(4 года 10 месяцев)(17:43:05 / 07-02-2013)
Глава НПП «Квант» предсказал будущее солнечной энергетики  http://www.membrana.ru/particle/16579 Это специалист в области солнечной энергии 
Аватар пользователя k0lun
k0lun(5 лет 10 месяцев)(17:36:15 / 07-02-2013)

Сейчас главный интерес привлекают те методы генерирования энергии, которые не зависят от количества энергии, запасенной в прошлом в топливе различного вида. Здесь главным из них считается прямое превращение солнечной энергии в электрическую и механическую, конечно, в больших масштабах. Опять же осуществление на практике этого процесса для энергетики больших мощностей связано с ограниченной величиной плотности потока энергии. Оптимальный расчет сейчас показывает, что снимаемая с одного квадратного метра освещенной Солнцем поверхности мощность в среднем не будет превышать 100 Вт. Поэтому, чтобы генерировать 100 МВт, нужно снимать электроэнергию с площади в 1 км2 .

ЭНЕРГИЯ И ФИЗИКА  П.Л. Капица  

Москва, 8 октября 1975 г. 

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(5 лет 9 месяцев)(17:36:17 / 07-02-2013)

Блин! Да давно уже расчеты проведены. Даже если довести сбор солнечной энергии до 100% с м2 -- то встает проблема установки таких вот солнцесборников. Один черт будет большая площадь. Значит надо в пустынях. А пустыни далеко от потребителей. Встает проблема транспортировки.

1) Проблема большой площади.

2) Проблема доставки энергии.

3) Работает только днем.

4) Из-за большой же площади может вполне измениться климат локально в месте установки.

Аватар пользователя shaastra
shaastra(5 лет 9 месяцев)(17:46:19 / 07-02-2013)

Это так.

Однако после того как закончатся все исчерпаемые источники энергии (а это не такая уж и далёкая по историческим меркам перспектива), то всё что у нас (землян) останется - это получаемая от Солнца энергия.

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(5 лет 9 месяцев)(17:55:48 / 07-02-2013)

Вы еще скажите что мы обречены умереть от потухающего солнца. Как писал кстати Энгельс. Он реально думал что человечество погибнет от потухающего солнца. Вначале все кто может переселятся ближе к экватору, а потом вообще умрут голодной смертью.

Аватар пользователя shaastra
shaastra(5 лет 9 месяцев)(18:44:49 / 07-02-2013)

// Вы еще скажите что мы обречены умереть от потухающего солнца

Вы видимо не в курсе масштабов проблемы :)

Already Yet как-то давал ссылку на ролик, в котором расписано, на сколько лет хватит используемых сейчас человечеством ресурсов, с учётом темпа роста их использования (вот он - с русскими субтитрами, а этот без субтитров, но в лучшем качестве, чтобы разобрать данные в таблицах).

Примерно на второй минуте там идёт эта табличка:

30-40 лет - уголь, никель, вольфрам, молибден, литий, ниобий, золото, серебро

около 100 лет - уран, платина, железо

Может докладчик и ошибается где-то в рассчетах, но, масштабы исчерпания такие, что уже нашим внукам может не хватить.

Аватар пользователя eprst
eprst(5 лет 7 месяцев)(19:20:39 / 07-02-2013)

Ну что же, я вижу, что задача запугать пипл, достигнута. Слава AY и иже с ним...

Есть ложь, а есть статистика. "Дышите губже, Вы взволнованы."

 

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(5 лет 9 месяцев)(19:40:23 / 07-02-2013)

1) Со всеми статьями AY знаком.

2) И сходил почти по всем ссылкам, на которые он ссылался. С некоторыми я даже был знаком и до AY.

Выход прост (и одновременно совсем не прост), как пишет алекснож, и это повышение энергопотока на душу населения, соотв. надо развитие науки двигать, вот ее родимую и перестали двигать, вернее от нее требуют удешевления жоповозок и йаФонов, а не прорывов в поисках источников энергии.

Аватар пользователя Temp
Temp(5 лет 3 недели)(19:46:37 / 07-02-2013)

> вот ее родимую и перестали двигать, вернее от нее требуют удешевления жоповозок и йаФонов, а не прорывов в поисках источников энергии.

А прорывов в области ресурсосбережения недостаточно?

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(5 лет 9 месяцев)(19:50:10 / 07-02-2013)

Нет.

Аватар пользователя Temp
Temp(5 лет 3 недели)(20:13:57 / 07-02-2013)

ОК, какое тогда место ресурсосбережение занимает ?

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(5 лет 9 месяцев)(20:37:36 / 07-02-2013)

Важное. Но на нем одном далеко не уедешь.

Аватар пользователя Temp
Temp(5 лет 3 недели)(20:45:43 / 07-02-2013)

>Важное.

Всего лишь важное? А я надеялся на первое.

>Но на нем одном далеко не уедешь.

А на одних источников энергии уедешь?

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(5 лет 9 месяцев)(21:32:55 / 07-02-2013)

А чем по вашему компенсируется разработка все более бедных месторождений скажем меди? Ведь ее стали потреблять по сравнению с медным/бронзовым веком намного больше.

Так вот все это компенсируется:

1) Приложением большей энергии на обогащение/переработку руды.

2) Техническим прогрессом, т.е. наукой.

А уже потом можно вставить ресурсосбережение.

Но в пределе, имея неиссякаемый источник энергии никто не будет парится ресурсосбережением.

Аватар пользователя Temp
Temp(5 лет 3 недели)(21:42:02 / 07-02-2013)

>Но в пределе, имея неиссякаемый источник энергии никто не будет парится ресурсосбережением.

В пределе, имея любой бесконечный ресурс, никто не будет его экономить. Отсюда и вопрос про предпочитаемый тип развития: экстенсивный или интенсивный.

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(5 лет 9 месяцев)(14:44:37 / 08-02-2013)

Интенсивный конечно же. Но надо понимать что ставить во главу угла именно ресурсосбережение -- тупиковый путь.

Аватар пользователя Temp
Temp(5 лет 3 недели)(16:53:14 / 08-02-2013)

>Но надо понимать что ставить во главу угла именно ресурсосбережение -- тупиковый путь.

Даже сегодня, в эпоху гиперпотребления и работы производства на помойку?

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(5 лет 9 месяцев)(17:20:35 / 08-02-2013)

Что вам конкретно от меня надо?

Вы определитесь. Вы за ограничение потребления персональных жопогреек, или за ресурсосбережение. Я, например, за оба варианта. Вы под ресурсосбережением пониматете только ограничение потребления?

А теперь ответьте на вопрос: можно ли выигарть гонку с законами физики поставивь только на ресурсобережение?

Мой ответ: можно выиграть немножко времени, отсрочив крах.

Аватар пользователя Temp
Temp(5 лет 3 недели)(18:41:48 / 08-02-2013)

>Вы под ресурсосбережением пониматете только ограничение потребления?

Я под ресурсосбережением понимаю окончание выбрасывания ресурсов на помойку, когда это объективно можно не делать. Скажем, культивирование потребления на основе так называемого "морального устаревания" - это из разряда гиперпотребления. А ремонтопригодная жопогрейка со сроком службы в 100 лет - ресурсосбережение. Или, к примеру, персональный автомобиль вполне может укладываться в концепцию ресурсосбережения. Танк же вместо автомобиля, используемый на 5 - 20% от своих возможностей, и жрущий топлива как персональный самолёт - гиперпотребление. Удалённая или близкая к месту жительства работа - ресурсосбережение. А таскание по свету ради поболтать на 2 часа - гиперпотребление.

>А теперь ответьте на вопрос: можно ли выигарть гонку с законами физики поставивь только на ресурсобережение?

Раскройте мысль, мне она непонятна.

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(5 лет 9 месяцев)(19:31:38 / 08-02-2013)

Одним словом вы против потреблядства, я тоже. На это закроем тему потреблядства.

Теперь по поводу только ресурсосбережения. В случае, если мы попытаемся решить проблему исчерпания ресурсов лишь их сбережением (машины сроком службы по 100 лет, отказ от излишеств и т.д.), то тем самым мы лишь выиграем время, отодвинув иссякание этих самых ресурсов в будущее (может лет 100 выиграем, может 200, а может и всего 50).

Не трудно видеть, что без ввода новых источников энергии человечество все равно ждет откат в каменный век.

Ввод же новых источников энергии приведет к тому, что ресурсом станет считаться то, что раньше было принципиально не доступно. Например ресурсы любой из планет солнечной системы (и не только) могут быть нашими, если у нас достаточно энергии для их доставки в нужное место.

Надеюсь теперь я понятно выразил свою позицию.

Аватар пользователя Temp
Temp(5 лет 3 недели)(20:23:37 / 08-02-2013)

>Одним словом вы против потреблядства, я тоже. На это закроем тему потреблядства.

Я не против потреблядства. Я против выбрасывания ресурсов на помойку. Одно дело радовать себя новыми товарами, и совсем другое - выбрасывать старые, никак их не перерабатывая и не используя. Одно дело - разбрасываться неисчерпаемым ресурсом типа солнечной энергии, и совсем другое - уничтожать ограниченную в количестве нефть. Экология - это, кстати, тоже ресурс, которым также разбрасываются направо и налево.

>Теперь по поводу только ресурсосбережения. В случае, если мы попытаемся решить проблему исчерпания ресурсов лишь их сбережением (машины сроком службы по 100 лет, отказ от излишеств и т.д.), то тем самым мы лишь выиграем время, отодвинув иссякание этих самых ресурсов в будущее (может лет 100 выиграем, может 200, а может и всего 50).

А какие у нас ресурсы исчерпываются, кроме топлива? Или тот же металл перестаёт быть металлом после использования его в товаре?

Излишества же тут ни при чём. Выбрасывание ресурсов на помойку - не излишества, а дурость.

>Ввод же новых источников энергии приведет к тому, что ресурсом станет считаться то, что раньше было принципиально не доступно. Например ресурсы любой из планет солнечной системы (и не только) могут быть нашими, если у нас достаточно энергии для их доставки в нужное место.

Проблема гораздо проще: если есть бесконечный ресурс, то не имеет смысл его экономить. Если ресурс конечный, то экономить его смысл имеет. Можно мечтать, что есть такой бесконечный ресурс, как новая энергия (тм), и желать его исследования и внедрения. А можно спуститься с небес на землю и посмотреть, что доступно человечеству сейчас. А доступно сейчас кончающееся ископаемое топливо и дорогая альтернативная энергетика.

Ресурсосбережением можно заняться уже сейчас. А ставить на первое место неизвестную, но желанную технологию, которая ещё не факт что будет существовать, по меньшей мере странно. Или у вас уже есть на примете работающие новые источники энергии, которые осталось только внедрить? А технологии ресурсосбережения есть, но не используются.

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(5 лет 9 месяцев)(20:51:42 / 08-02-2013)

>>Ресурсосбережением можно заняться уже сейчас. А ставить на первое место неизвестную, но желанную технологию, которая ещё не факт что будет существовать, по меньшей мере странно.<<

А я не против что бы заняться уже сейчас.

Только опять же, даже если вам удасться организовать 100% замкнутый цикл по материалам -- то проблему энергии это не снимет никак. 

С кем и с чем вы все время спорите? Что доказать хотите?

Аватар пользователя Temp
Temp(5 лет 3 недели)(21:09:09 / 08-02-2013)

>А я не против что бы заняться уже сейчас.

Сейчас можно или заняться исследованиями в этом направлении, готовясь к худшему, или делить шкуру неубитого медведя.

>Только опять же, даже если вам удасться организовать 100% замкнутый цикл по материалам -- то проблему энергии это не снимет никак.

Разумеется, не снимет, как и любое другое одиночное решение. Но к этому идти можно уже сейчас, а результаты могут удивить.

>С кем и с чем вы все время спорите? Что доказать хотите?

Я не спорю, я выясняю причину расстановки приоритетов между готовыми существующими технологиями и мечтами.

Аватар пользователя Dark Side
Dark Side(5 лет 2 месяца)(17:55:27 / 07-02-2013)

В пустынях сложнее. Там песчанные бури. Это ППЦ.

Аватар пользователя Zloe
Zloe(5 лет 6 месяцев)(18:34:27 / 07-02-2013)

Если гипотетически предположить, что будет такая технология и себестоимость таких панелей будет немногим больше, чем черепицы или шифера, то не нужны будут площади в пустыне. Достаточно будет здания покрыть такими панелями, чтоб уже профит был.
Другое дело, что пока таких технологий нет, и вряд ли вообще будут.

Аватар пользователя alex_midway
alex_midway(5 лет 9 месяцев)(19:37:24 / 07-02-2013)

Опять же если дом построен в пустыне -- то профит может и быть.

А если он в средней полосе -- то вам еще понадобится автоматика, постоянно переключающая вашу сеть с батарей на внешнюю сеть, когда солнце за облачко зайдет, а вы стиралку например включили, или комп.

Аватар пользователя greygr
greygr(5 лет 9 месяцев)(17:44:48 / 07-02-2013)

был еще один деятель:

"Как сообщает источник, господин Новак работает над созданием технологии, с помощью которой можно будет организовать сравнительно дешевое производство двухсторонних гибких солнечных панелей с КПД до 80% (!), одна сторона которых сможет работать даже ночью."

я вот все жду, когда наконец будет сделан ВДПР и ВДВР... и машина времени тоже не помешает.

Аватар пользователя Читаювсё
Читаювсё(5 лет 11 месяцев)(17:59:50 / 07-02-2013)

а что это ВДПР и ВДВР ?

и атомный дубликатор не помешает

Аватар пользователя shaastra
shaastra(5 лет 9 месяцев)(18:04:34 / 07-02-2013)

вечные двигатели первого и второго рода, ваш КО :)

Аватар пользователя Читаювсё
Читаювсё(5 лет 11 месяцев)(18:08:34 / 07-02-2013)

                 

Аватар пользователя nictrace
nictrace(5 лет 9 месяцев)(18:17:38 / 07-02-2013)

это Дубна с гетероэлектриками. Один раз вякнули в 2006 и заглохло.

Аватар пользователя Muller
Muller(5 лет 10 месяцев)(18:50:55 / 07-02-2013)

По-моему, единственный эффективный способ широкомасштрабного использования солнечной энергии - это зеркальные концентраторы и стирлинг с высококипящим теплоносителем. Он хотя бы не деградирует со временем и не так боится пыльных бурь.

Аватар пользователя Nordicx86
Nordicx86(5 лет 10 месяцев)(19:50:35 / 07-02-2013)

зеркальные концентраторы причем на орбите...

стирлинги на земле в зонах где плотность потока концентраторами поднята в 1000 раз....

 

Комментарий администрации:  
*** Криптобес ***
Аватар пользователя Виктор1690

Был проект в конце 80-х по освещению Ленинграда и Москвы, зеркалами на орбите

даже зеркальную пленку в производство запустили,

но сначала экологи разорались, сов и прочих ночных им (в городской черте:))) жалко

а потом СССР развалился

Пленка очень тонкая и даже в воздухе парила, в КБ Импульс в 94г. на практике показывали, х.з может лежит где-то сейчас на складе если не попилили

 

 

Аватар пользователя Vneroznikov
Vneroznikov(5 лет 11 месяцев)(22:46:44 / 07-02-2013)

Судьба такой пленки была бы такой же печальной как у американских пассивных спутников-ретрансляторов "Эхо" - солнечным ветром ее бы сдувало с орбиты.

Аватар пользователя Muller
Muller(5 лет 10 месяцев)(21:06:01 / 07-02-2013)

Можно в два этапа, сначала на орбите, потом на земле. Северная Африка, Израиль, Перу, западныя Мексика, север Чили - идеальные места.

Аватар пользователя Kit-the-great
Kit-the-great(5 лет 7 часов)(22:52:49 / 07-02-2013)

"Резонансная частота антенны (частота, на которой система обладает самой высокой эффективностью) растёт с её физическими размерами в соответствии с теорией антенн СВЧ."

В соответствии с теорией СВЧ-антенн всё с точностью наоборот: резонансная частота антенны линейно падает с её физическими размерами. Докопался до первоисточника, там написано: "...the resonant length of the antenna scales linearly with the incident frequency", т.е. "...линейно зависит...". Переводчики, my ass.

А по существу - описанная антенна довольно узкополосна (полоса 5-10% от центральной частоты), хотя и может быть сделана для любой частоты в видимом спектре. Для сравнения: полоса видимого спектра излучения около 85%. В оригинале статьи никаких внятных слов о решении этой проблемы нет.

Аватар пользователя nictrace
nictrace(5 лет 9 месяцев)(09:56:33 / 08-02-2013)

переводчики, как и журналисты, абсолютно некомпетентны :)

Аватар пользователя tuman
tuman(5 лет 10 месяцев)(04:47:08 / 08-02-2013)

За заметку спасибо, к сожалению технических подробностем минимум. Эсли это действительно так, то это в некотором роде прорыв и обязательно должны быть статьи в научных журналах.

Но в любом случае, для того чтобы городить в будущем на этих вещах инфраструктуру нужен как минимум прорыв в аккумуляторах например также кардинально улучшить соотношение ёмкость/вес не говоря уже про долговечность и стоимость создания и обслуживания...

Мирный атом может спать спокойно.

Аватар пользователя HardBox
HardBox(5 лет 4 месяца)(04:49:28 / 08-02-2013)

Как-то (кажеся в прошлом году но может быть и раньше) в телеящике показывали короткий сюжет из какой-то лабы в Израиле.

Занимаются получением материала для пр-ва э/э из концентрированного солнечного света - т.е. грубо кучу зеркал фокусируют на достаточно мелкий объект и он преобразует. Как говорили кое-что у них получается...

Никто инфой по этим разработкам не владеет?

Аватар пользователя nictrace
nictrace(5 лет 9 месяцев)(10:04:39 / 08-02-2013)

Севилья

Аватар пользователя HardBox
HardBox(5 лет 4 месяца)(18:46:31 / 08-02-2013)

Это не то. В Севилье тепловой преобразователь а в комментариях о той лабе говорилось о фотоэлектрическом способе пр-ва.

Лидеры обсуждений

за 4 часаза суткиза неделю

Лидеры просмотров

за неделюза месяцза год

СМИ

Загрузка...