Възобновяемите енергийни източници са отнели години на изследвания и разработки от учени и инженери по целия свят. Целта е да се подобри технологичната ефективност и чистата енергия да се конкурира с изкопаемите горива, особено в контекста на енергийния преход. Всеки вид възобновяема енергия има своите предимства и недостатъци и предизвикателството е в намирането на методи за подобряване на тези технологии.
Една област, която отбеляза значителен напредък през последните години, е слънчевата енергия. Учени от два китайски университета представиха революционен напредък в слънчевите панели, които могат да генерират енергия дори при неблагоприятни условия като облачни дни, дъжд, мъгла и дори през нощта. Този напредък може да промени начина, по който възприемаме слънчевата енергия и нейното представяне в ситуации с ниска слънчева радиация. Но какво точно означава това развитие за бъдещето на слънчевата енергия?
Мечтайте слънчеви панели
Производителността на слънчевите панели традиционно се определя от количеството слънчева радиация. В слънчеви дни производителността е оптимална, но при неблагоприятни метеорологични условия като облаци, дъжд или мъгла, производството на енергия е значително намалено. Това е едно от основните предизвикателства за преодоляване, за да бъде слънчевата енергия по-конкурентоспособна и устойчива.
Проблемът става по-ясно изразен в страни или региони, където пряката слънчева светлина е ограничена през по-голямата част от годината. Такъв е случаят в много райони на Северна Европа, където условията на ниска слънчева радиация влияят на работата на традиционните фотоволтаични системи. Същото важи и за по-топлите райони, където дъждът и мъглата могат да бъдат фактори, които трябва да се имат предвид.
Със слънчевите панели, разработени от китайските университети, този проблем може да има решение. Тези панели не само генерират енергия с пряка слънчева светлина, но могат да работят и с непряка радиация и ниска осветеност. По този начин може да се гарантира постоянно и по-стабилно захранване с енергия в облачни дни или дори през нощта.
Нов материал, който поглъща много слънчева светлина
Ключовият материал зад този пробив се нарича ЗПП (което на английски означава „дълготраен фосфор“). Този материал е способен да съхранява слънчева енергия през деня и да я освобождава през нощта, което позволява на панелите да продължат да генерират електричество.
LPP е способен да абсорбира и съхранява светлинна енергия, която не е видима за човешкото око, като фотони в близкия инфрачервен спектър. Докато традиционните фотоволтаични технологии улавят само видимата светлина, LPP позволява на слънчевите панели да се възползват от по-широка част от електромагнитния спектър. Това означава, че тези панели могат да генерират електричество дори при ниска инсолация.
Тази способност за абсорбиране на светлина отвъд видимия спектър е от решаващо значение за работата през нощта или в облачни дни, тъй като инфрачервеното лъчение все още присъства, дори и да не се възприема от човешкото око. Благодарение на материала LPP слънчевата енергия може да бъде по-ефективна и надеждна в региони, предразположени към явления като мъгла или дъжд. По същество тази технология позволява на соларните панели да имат постоянна производителност, независимо от метеорологичните условия.
Работа в облачни дни и неблагоприятни условия
Често срещан въпрос сред тези, които обмислят инсталирането на слънчеви панели, е как времето влияе на тяхната ефективност. Слънчевите дни са най-добрите за събиране на енергия, но мнозина са изненадани да научат, че дори в облачни дни слънчевите панели могат да продължат да генерират електричество. Слънчевите панели, включително конвенционалните, могат да абсорбират дифузна светлина, която отразява и преминава през облаците. Вярно е, че те не достигат 100% от максималния си капацитет при тези условия, но се смята, че могат да продължат да произвеждат между 10% и 25% от енергията, която биха генерирали в ясен ден.
Този производствен диапазон може да варира в зависимост от дебелината на облаците и количеството филтрирана слънчева светлина. Високите облаци, например, позволяват преминаването на повече радиация, отколкото ниските, плътни облаци, което влияе върху количеството енергия, което панелите могат да съберат. На места като Северна Испания, където облачните дни са чести, слънчевата производителност може да бъде намалена, но това не означава, че панелите спират да работят.
Адаптация в студен и снежен климат
Работата на слънчевите панели също се влияе от температурата. Може да изглежда изненадващо, но студеният климат всъщност е полезен за фотоволтаичните системи. Когато температурата се повиши над 25°C, ефективността на слънчевия панел намалява. Напротив, колкото по-ниска е температурата на околната среда, толкова по-добра е производителността на панелите, стига да не са покрити със сняг.
В региони, където сняг покрива слънчевите панели, е важно да се гарантира, че снегът се отстранява правилно. Въпреки че самият сняг може да отразява слънчевата светлина към панелите и да допринесе за увеличаване на събирането на енергия, покритите панели няма да могат да абсорбират светлина, докато препятствието не бъде премахнато. В допълнение, добър наклон при инсталирането на слънчеви панели може да улесни автоматичното свличане на снега.
Как валежите влияят на добива?
Противно на това, което много хора смятат, дъждът не влияе отрицателно на работата на слънчевите панели. Честите валежи всъщност могат да бъдат предимство, тъй като почистват повърхността на панела от прах и мръсотия, като подобряват работата му, като го излагат по-пряко на слънчева светлина.
Иновации като LPP материали обещават допълнително да подобрят ефективността в тези случаи, като гарантират, че дори при дифузна светлина, панелите продължават да генерират енергия. Това позиционира слънчевите панели като една от най-жизнеспособните опции, дори в климатични условия, където прякото слънце не е гарантирано през по-голямата част от годината.
Технологично заключение
Разработването на тези слънчеви панели е значителен напредък за сектора на възобновяемата енергия. Позволявайки генерирането на електроенергия в условия на ниска радиация или дори през нощта, това значително разширява възможностите за използване на слънчева енергия в различни среди, включително райони с по-неблагоприятен климат. Този тип иновации продължават да движат иглата към по-чисто, по-устойчиво бъдеще, намалявайки зависимостта ни от изкопаемите горива.
С нови технологии като слънчеви панели, които работят с ниска радиация или дори през нощта, хоризонтът за фотоволтаиците е много обнадеждаващ. Обещанието за по-стабилна и надеждна енергия при всякакви метеорологични условия е решаваща стъпка към бъдеще, в което възобновяемите източници могат да посрещнат повече от нашите енергийни нужди.