Teknolojia ya kupunguza filamu nyembamba ya jua ya teknolojia ya jua inaweza kuwa ikipitia upya, shukrani kwa uvumbuzi wa hivi karibuni wa ubunifu na mtengenezaji wa kwanza wa jua wa Amerika. Picha kwa hisani ya Kwanza Solar, Inc.

Ndani ya jengo lenye ofisi ya hadithi moja huko Bedford, Mass., Katika chumba cha siri kinachojulikana kama Ukuaji wa Ukuaji, hali ya usoni ya nguvu ya jua ni kupika kwa zaidi ya 2,500 ° F. Nyuma ya milango iliyofungwa na blinds zilizochoka, oveni zilizojengwa kawaida zilizo na majina ya kutamani kama "Hofu" na "Intrepid" zinasaidia kukamilisha mbinu mpya ya kutengeneza mikanda ya silicon, workhorse ya paneli za jua za leo. Ikiwa yote yataenda vizuri, njia mpya inaweza kupunguza gharama ya nguvu ya jua na zaidi ya asilimia 20 katika miaka michache ijayo.

"Mfanyikazi huyu mnyenyekevu ataruhusu nishati ya jua kuwa ya bei rahisi kama makaa ya mawe na atabadilisha sana jinsi tunavyotumia nishati," anasema Frank van Mierlo, Mkurugenzi Mtendaji wa Teknolojia 1366, kampuni iliyo nyuma ya njia mpya ya upangaji mbaya.

Vyumba vya siri au la, hizi ni nyakati za kufurahisha katika ulimwengu wa nishati mbadala. Shukrani kwa maendeleo ya kiteknolojia na njia panda katika uzalishaji zaidi ya muongo, usawa wa gridi ya taifa - mahali ambapo vyanzo vya nishati mbadala kama vile jua na upepo hugharimu sawa na umeme unaotokana na mafuta ya moto - inakaribia haraka. Katika hali zingine tayari zimepatikana, na uvumbuzi wa ziada unaosubiri katika mabawa unashikilia ahadi kubwa ya gharama ya kuendesha hata chini, ukitumia wakati mpya kabisa wa upya.

Mshangao wa jua

Mnamo Januari 2015, kampuni ya Saudi Arabia Nguvu ya ACWA wachambuzi wa tasnia ya mshangao wakati ilishinda zabuni ya kujenga kiwanda cha umeme cha jua cha megawati 200 huko Dubai ambacho kitaweza kutoa umeme kwa Dola za 6 kwa kilowatt saa. Bei hiyo ilikuwa chini ya gharama ya umeme kutoka gesi asilia au mitambo ya nguvu ya makaa ya mawe, ya kwanza kwa usanidi wa jua. Umeme kutoka gesi mpya ya asili na mimea ya makaa ya mawe yangegharimu wastani wa senti 6.4 na senti 9.6 kwa saa moja, kwa mtiririko huo, kulingana na Chombo cha Habari cha Nishati cha Merika.

Maendeleo ya teknolojia, pamoja na Photovoltaics ambayo inaweza kubadilisha asilimia kubwa ya mionzi ya jua kuwa nishati, imefanya paneli za jua kuwa na ufanisi zaidi. Wakati huo huo uchumi wa kiwango umesababisha gharama zao.

Kwa mengi ya miaka ya 2000 ya mapema, bei ya jopo la jua au moduli iliyowekwa karibu $ 4 kwa watt. Wakati huo Martin Green, mmojawapo wa watafiti wakuu wa ulimwengu wa kupiga picha, alihesabu gharama ya kila sehemu, pamoja na ingizo za silika ambazo hutumika kutengeneza silicon, glasi ya kinga nje ya moduli, na fedha iliyotumika kwenye wiring ya moduli . Kijani alitangaza wazi kuwa, kwa muda mrefu kama tunategemea silicon ya fuwele kwa nguvu ya jua, bei isingeweza kushuka chini ya $ 1 / watt.

"Kuna sehemu ya kumi ya asilimia ya faida hapa na kupunguzwa kwa gharama ambayo imeongeza kufanya ushindani wa jua sana." - Mark BarineauThe future, Green na karibu kila mtu kwenye uwanja aliamini, alikuwa na filamu nyembamba, moduli za jua ambayo ilitegemea vifaa vingine zaidi ya silicon ambayo inahitaji sehemu ya malighafi.

Kisha, kutoka 2007 hadi 2014, bei ya moduli za silicon za fuwele imeshuka kutoka $ 4 kwa watt hadi $ 0.50 kwa watt, yote isipokuwa kukomesha maendeleo ya filamu nyembamba.

Kupungua kwa gharama kumetoka kwa idadi kubwa ya faida za kuongezeka, anasema Mark Barineau, mchambuzi wa jua na Utafiti wa Lux. Mambo ni pamoja na mchakato mpya, wa bei ya chini wa kutengeneza silicon ya polycrystalline; wakondefu wa silicon nyembamba; waya nyembamba mbele ya moduli ambayo huzuia jua kidogo na kutumia fedha kidogo; plastiki isiyo na bei ghali badala ya glasi; na automatisering kubwa katika utengenezaji.

"Kuna sehemu ya kumi ya asilimia ya faida hapa na kupunguzwa kwa gharama ambayo imeongeza kufanya ushindani wa jua," Barineau anasema.

Senti 25 kwa Watt

"Kupata chini ya $ 1 [kwa watt] imezidi matarajio yangu," Green anasema. "Lakini sasa, nadhani inaweza kupungua zaidi."

Mgombea mmoja uwezekano wa kuipata kuna njia mpya ya 1366 ya upangaji mbaya zaidi. Vipu vya silicon nyuma ya paneli za jua za leo hukatwa kutoka ingots kubwa ya silicon ya polycrystalline. Mchakato huo hautoshi kabisa, ukigeuza kama nusu ya kitufe cha kwanza kuwa kibichi cha mbao. 1366 inachukua njia tofauti, kuyeyuka silicon katika oveni zilizojengwa maalum na kuibadilisha ndani ya kifuniko nyembamba kwa chini ya nusu ya gharama kwa kaki au kushuka kwa asilimia 20 kwa gharama ya jumla ya moduli ya silicon ya fuwele. 1366 inatarajia kuanza uzalishaji wa wingi mnamo 2016, kulingana na van Mierlo.

Wakati huo huo, filamu nyembamba, zilizofikiriwa kuwa mustakabali wa nguvu za jua, kisha zilizokandamizwa na silicon ya bei ya chini, zinaweza kupata uzoefu mpya. Zabuni ya kuweka rekodi ya hivi karibuni ya bei ya chini ya nguvu ya jua katika Dubai harnesses nyembamba-filamu cadmium telluride moduli za jua zilizotengenezwa na mtengenezaji wa Amerika Solar kwanza. Kampuni hiyo haikuingizwa tu kama idadi kubwa ya kampuni nyembamba za filamu, lakini imetengeneza moduli zisizo ghali kwa kuongeza ufanisi wa seli zao za jua wakati zinaongeza uzalishaji. Kampuni sasa inasema inaweza kutengeneza moduli za jua chini ya senti 40 kwa watt na inatarajia kupungua kwa bei zaidi katika miaka ijayo.

Miaka kumi kutoka sasa tunaweza kuona kwa urahisi gharama ya moduli za jua kushuka hadi senti 25 kwa watt, au takriban nusu ya gharama yao ya sasa, Green anasema. Ili kupunguza gharama zaidi ya hiyo, ufanisi wa ubadilishaji wa jua kuwa umeme utalazimika kuongezeka sana. Kufikia hapo, vifaa vingine vya semiconducting vitalazimika kuwekwa juu ya seli zilizopo za jua ili kubadilisha wigo mpana wa jua kuwa umeme.

"Ikiwa unaweza kuweka kitu juu ya keki ya silicon itakuwa ngumu sana," Green anasema.

Kijani na wenzake waliweka rekodi ya ufanisi wa moduli ya jua ya silicon kwa asilimia 22.9 mnamo 1996 ambayo bado inaendelea leo. Kijani mashaka ufanisi wa silicon ya fuwele peke yake itawahi kuongezeka zaidi. Akiwa ameweka kiini, hata hivyo, anasema "anga ni kikomo."

Suala la saizi

Wakati nguvu ya jua inaanza tu kufikia usawa wa gridi ya taifa, nishati ya upepo iko tayari. Mnamo 2014, bei ya wastani ya nishati ya upepo wa pwani ilikuwa sawa na umeme kutoka gesi asilia, kulingana na Bloomberg New Energy Energy.

Kama ilivyo kwa jua, mkopo huenda kwa maendeleo ya kiteknolojia na kuongezeka kwa kiasi. Kwa upepo, hata hivyo uvumbuzi umekuwa suala la kawaida. Kuanzia 1981 hadi 2015 urefu wa wastani wa blade ya turbine rotorine ina iliongezeka zaidi ya mara sita, kutoka mita 9 hadi mita 60, kama gharama ya nishati ya upepo ina imeshuka kwa sababu ya 10.

"Kuongeza saizi ya rotor inamaanisha unakamata nishati zaidi, na huyo ndiye dereva anayeingiza zaidi katika kupunguza gharama ya nishati ya upepo," anasema D. Todd Griffith wa Sandia National Laboratories huko Albuquerque, New Mexico.

Hivi karibuni Griffith alisimamia ujenzi na upimaji wa mifano kadhaa ya urefu wa mita 100 huko Sandia. Wakati mradi ulianza mnamo 2009, vilele kubwa zaidi katika operesheni ya kibiashara zilikuwa na urefu wa mita 60. Griffith na wenzake walitaka kuona ni jinsi gani wanaweza kushinikiza mwenendo wa blade unaoongezeka kila wakati kabla ya kuanza kubuni na mapungufu ya nyenzo.

"Natarajia kuona mita za mita 100 na zaidi." - D. Todd GriffithMajadala yao ya kwanza yalikuwa blani ya taa-taa ambayo ilitumia miundo na vifaa sawa na vile vilivyopatikana katika vile biashara ndogo wakati huo. Matokeo yalikuwa blani nzito ya tani 126 ambayo ilikuwa nyembamba sana na ndefu ilikuwa inasababishwa na kutetemeka kwa upepo mkali na nguvu ya mvuto.

Kikundi hicho kilifanya prototypes mbili zilizofuata zikitumia nguvu, nyuzi nyepesi ya kaboni na blade ambayo ilikuwa na laini nyuma badala ya kuwaka. Blade iliyosababishwa ya mita 100 ilikuwa nyepesi asilimia 60 kuliko mfano wao wa awali

Tangu mradi huo ulipoanza mnamo 2009 kampuni kubwa zaidi zinazotumiwa katika turbines za upepo wa kibiashara zimekua kutoka mita 60 hadi takriban mita 80 na prototypes kubwa za kibiashara sasa zinaendelea. "Natarajia kuona mita za mita 100 na zaidi," Griffith anasema.

Kama vile inakua zaidi, minara ambayo huwainua ni kuwa ndefu zaidi kupata upepo thabiti zaidi, wenye kasi zaidi. Na minara inapoendelea kuwa ndefu, gharama za usafirishaji zinazidi kuwa ghali. Ili kukabiliana na gharama zilizoongezeka GE hivi karibuni lilikuwa na mnara wa "nafasi ya", mnara wa chuma uliofunikwa kwa kitambaa. Mnara mpya hutumia takriban asilimia 30 ya chini ya chuma kuliko mnara wa kawaida wa bomba lenye urefu sawa na zinaweza kutolewa kabisa katika vyombo vya kawaida vya usafirishaji kwa kusanyiko la tovuti. Kampuni hiyo hivi karibuni ilipata ruzuku ya dola milioni 3.7 kutoka Idara ya Nishati ya Merika kukuza vile vile vya nafasi ya nafasi.

Ubunifu wa Offshore

Kama paneli za jua za jua za fuwele, hata hivyo, teknolojia ya upepo iliyopo baadaye itaendana na mipaka ya nyenzo. Ubunifu mwingine juu ya upeo wa upepo unahusiana badala ya eneo. Mashamba ya upepo yanaenda pwani kwa kufuata rasilimali kubwa za upepo na mgongano mdogo wa matumizi ya ardhi. Mbali na pwani wanaenda, maji yanazidi, na kufanya njia ya sasa ya kurekebisha turbines kwa bahari bila gharama kubwa. Ikiwa tasnia itahamia miundo ya kusaidia, muundo wa leo wa nzito wa upepo wa nzito unadhihirika sana.

Suluhisho moja linalowezekana ni turbine ya wima, moja ambayo shaft kuu imewekwa wima, kama fundo la kupendeza, badala ya usawa kama turbine ya kawaida ya upepo. Jenereta ya turbine kama hiyo inaweza kuwekwa katika kiwango cha bahari, na kuwapa kifaa hicho kituo cha chini cha nguvu ya nguvu.

"Kuna nafasi nzuri kwamba aina nyingine ya teknolojia ya turbine, mhimili wa wima kabisa, itakuwa na gharama kubwa katika maji ya kina," Griffith anasema.

Muongo mmoja uliopita ametoa uvumbuzi wa ajabu katika teknolojia ya jua na upepo, na kuleta maboresho katika ufanisi na gharama ambayo kwa nyakati zingine imezidi matarajio mazuri zaidi. Kile muongo ujao utaleta haijulikani wazi, lakini ikiwa historia ni mwongozo wowote, hali ya usoni ya revwables inaonekana nzuri sana.

Makala hii awali alionekana kwenye Ensia

Kuhusu Mwandishi

Phil McKenna ni mwandishi wa uhuru anayevutiwa na umoja wa watu wanaovutia na maoni ya kuvutia. Kwa asili anaandika juu ya nishati na mazingira na kuzingatia watu walio nyuma ya habari. Kazi yake inaonekana ndani The New York Times, Smithsonian, WIRED, Audubon, Mwanasayansi Mpya, Uhakiki wa Teknolojia, MAREKANI na NOVA, ambapo yeye ni mhariri anayechangia.

Kitabu kinachohusiana

at

Asante kwa kutembelea InnerSelf.com, zipo 20,000 + makala zinazobadilisha maisha zinazokuza "Mitazamo Mpya na Uwezekano Mpya." Nakala zote zimetafsiriwa kwa Lugha 30+. Kujiunga kwa InnerSelf Magazine, iliyochapishwa kila wiki, na Daily Inspiration ya Marie T Russell. InnerSelf Magazine imechapishwa tangu 1985.