مستقبل الطاقة الشمسية: نظام الطاقة الشمسية

 مستقبل الطاقة الشمسية: الشمس أكثر من قادرة على توفير الطاقة لجميع احتياجاتنا من الكهرباء وأكثر من ذلك! هذا يقودني إلى مناقشة المزيد حول كيفية تطوير الطاقة الشمسية وما يمكن توقعه من المستقبل من حيث الطاقة الشمسية؟

 مستقبل الطاقة الشمسية

فقط القليل من التاريخ هنا ، لسنوات اعتبرت الأنظمة الشمسية غير مجدية اقتصاديا نظرا لارتفاع التكاليف الأولية للاستثمار. ومع ذلك ، انخفضت هذه التكاليف بأكثر من 50٪ من عام 2008 حتى عام 2013 ، وذلك بفضل زيادة البحث والتطوير والمبيعات. ثم حدث هذا أبعد من عام 2015 إلى عام 2017 ، وكان هناك انخفاض آخر بنسبة 40 ٪. أدى الانخفاض في هذه التكاليف وزيادة الكفاءة إلى زيادة شعبية الألواح الشمسية.

آفاق الأعمال الأحدث

مع ارتفاع الطلب ، يجب زيادة العرض أيضا. أدركت تسلا وباناسونيك الحاجة وبدأت العمل في مصنع ضخم لتصنيع الألواح الشمسية في بوفالو ، نيويورك. يعد بوورال من تسلا بالفعل أحد أكثر أجهزة تخزين الطاقة استخداما على نطاق واسع في الاستخدام المنزلي.

يمكن أيضا إعادة استخدام الأراضي الزراعية القاحلة كأرض لمزارع الطاقة الشمسية. مع زيادة الطلب على الطاقة الشمسية ، ستكون هناك أيضا زيادة في كابلات الجهد المتوسط.

الحصول على الطاقة من الخلايا الشمسية الحيوية

يعمل الباحثون منذ فترة على استخدام المادة البيولوجية في الألواح الشمسية غير القائمة على السيليكون. تتضمن خلايا الوقود الميكروبية داخل هذه الألواح تكسير البكتيريا للمواد العضوية لإنتاج الطاقة. كفاءة هذه الألواح ليست شيئا بالمقارنة مع التكنولوجيا الكهروضوئية التقليدية ولكننا نأمل أن تلحق بالركب! يمكن أن تكون هذه الخلايا الحيوية مفيدة جدا في المناطق النائية حيث لا توجد طريقة لتغيير البطاريات كل 5 سنوات.

تم إعداد أول لوحة شمسية حيوية من هذا القبيل في جامعة بينغهامتون بأعلى تصنيف للطاقة من لوحة شمسية حيوية حتى اليوم والتي كانت 5.59 ميكروواط.

طرق أفضل لتوليد الكهرباء

عمل بعض الباحثين على معرفة ما إذا كانت هناك طريقة أكثر كفاءة لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية. اتضح أن الطريقة الأكثر كفاءة هي أيضا واحدة من أكثر عمليات الطبيعة شيوعا - التمثيل الضوئي. توصلت الدراسة إلى اقتراح أنه باستخدام الكتلة الحيوية كوقود لتشغيل "آلات التمثيل الضوئي الاصطناعي" ، يمكننا تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء بشكل أكثر كفاءة وتخزينها في شكل طبيعي لاستخدامها لاحقا.

الألواح الشمسية "العائمة"

تفتقر بعض البلدان إلى المساحة اللازمة لتركيب مزارع الطاقة الشمسية على الأرض ، وبالتالي ، فإن مزارع الطاقة الشمسية العائمة هي بديل رائع لهذه البلدان. تعمل شركة المرافق الفرنسية السماء والأرض الدولية على "مزارع الطاقة الشمسية العائمة" منذ عام 2011 وقامت بتركيب مزرعة شمسية عائمة تجريبية قبالة سواحل المملكة المتحدة ، والآن تشير الأخبار إلى أنها تتوسع إلى بلدان أخرى بما في ذلك الهند وفرنسا واليابان.

مشروع الطاقة "اللاسلكي" الياباني في الفضاء

هذا هو أحد المشاريع المثيرة عندما يتعلق الأمر بالطاقة الشمسية. تعتقد وكالة الفضاء اليابانية (JAXA) أن الاقتراب من الشمس سيؤدي إلى كفاءة أعلى من الألواح الشمسية. يتضمن مشروع أنظمة الطاقة الشمسية الفضائية (SSPS) إرسال الألواح الشمسية من الغلاف الجوي إلى مدار القمر بشكل أساسي لتكون أقرب إلى الشمس ودفع الكفاءة. سيتم إرسال الطاقة المجمعة إلى الأرض لاسلكيا إلى محطة قاعدة استقبال على الأرض باستخدام أجهزة الميكروويف.

وإذا كان لهذا أن ينجح، فسيكون ذلك إنجازا ضخما حقا. وذلك لأن المشروع سينتج ما يقدر بنحو 13000 تيراواط من الطاقة ولن نقلق بشأن الأيام الملبدة بالغيوم.

أشجار حصاد الطاقة

هذه هي أساسا الأشجار المطبوعة 3-D التي لديها القدرة على تخزين الطاقة الشمسية في أوراقها. يمكن بعد ذلك استخدام هذه الأوراق معا لتشغيل الأجهزة والأدوات. يمكن لكل ورقة من الأوراق توليد الكهرباء من أشعة الشمس وكذلك الرياح. يمكن وضع الأشجار في الداخل وكذلك في الهواء الطلق مما يجعل الأمر أسهل إذا كان لديك مساحة أقل داخل المنزل.

حسنا هذا رائع أليس كذلك؟ دعونا نحصل على واحدة لعيد الميلاد!

نحن بحاجة إلى كفاءة أفضل

لطالما كانت الكفاءة الأفضل تحديا للطاقة الشمسية. حتى الآن بعد عقود من التطوير ، فإن 80٪ من الألواح الشمسية لديها كفاءات أقل من 15٪. تدعي الكلية الإمبراطورية في لندن أنها اكتشفت مادة جديدة من زرنيخيد الغاليوم يمكن أن تجعل الألواح الشمسية أكثر كفاءة بثلاث مرات.

معظم هذه الألواح لا تتحرك مع اتجاه أشعة الشمس ، مما يعني أنها تتلقى أشعة الشمس المباشرة مرة واحدة فقط في اليوم ويتم إهدار الكثير من الطاقة التي تضرب الألواح. إن إرفاق جهاز استشعار مع الألواح الشمسية التي تعدلها وفقا لاتجاه ضوء الشمس يمكن أن يؤدي حقا إلى زيادة الكفاءة.

يعمل عدد قليل من الباحثين أيضا على تضمين طيف الأشعة تحت الحمراء للاستخدام في الألواح الشمسية. هذا يمكن أن يزيد من الكفاءة بنسبة 30٪.

تسعى آي بي إم جاهدة لتضمين 10 أضعاف الخلايا الشمسية في الألواح الشمسية ذات الحجم نفسه لتكون قادرة على تثبيت الألواح الشمسية في مساحات محدودة وفي الوقت نفسه لديها إنتاج كهربائي جيد.

تطبيقات الحياة اليومية للطاقة الشمسية

الأماكن التي يتم فيها إدخال الطاقة الشمسية أكبر بكثير مما يمكن أن يتخيله أحد منا.

في عام 2014 ، تم تقديم سولارواد. كان هذا أول مسار للدراجات في العالم يبلغ طوله 230 قدما مصنوع بالكامل من الألواح الشمسية. لقد تجاوزت توقعاتنا بشكل كبير لأنها أنتجت حوالي 3000 كيلو واط ساعة حتى اليوم وهو ما يعادل تقريبا استخدام الطاقة لشخص واحد لمدة عام كامل!

بالنظر إلى كيف أن مثل هذا المسار الصغير للدراجات الذي يبلغ طوله 230 قدما قد صنع الكثير من الطاقة ، فقد مهد هذا الطريق لفكرة الطرق السريعة الذكية.

ليس ذلك فحسب ، فقد شاركت الطاقة الشمسية في السفر الجوي أيضا! في ديسمبر من عام 2009 ، أقلعت سولار إمبلس 2 وكانت أول طائرة شمسية قادرة على الطيران مع طيار على متنها.

توفير الأفضل لآخر!

الطاقة الشمسية يمكن أن تكون محمولة جدا!

القابس الشمسي هو الابتكار الذي أود التحدث عنه هنا. يتضمن القابس الشمسي جانبين. جانب واحد هو لوحة شمسية صغيرة قابلة للطي والتي هي لامتصاص الإشعاعات من الشمس. يحتوي الجانب الآخر على منفذ قياسي للطاقة الكهربائية المخزنة. بمجرد استخدام الألواح لشحن البطارية ، يمكنك التوصيل بالمأخذ وشحن أدواتك في أي وقت تريده!

تظهر هذه الابتكارات أنه لا يوجد حد للطاقة الشمسية في المستقبل! في الواقع ، نأمل أن تتطور لتصبح واحدة من أرخص مصادر الطاقة وأكثرها موثوقية على وجه الأرض. الاختراعات التي نوقشت هنا اليوم هي مجرد القليل عند مقارنتها بمشاريع الطاقة الشمسية المثيرة التي سنسمع عنها في المستقبل!