科学は太陽配当を倍増できる

科学は太陽配当を2倍にすることができるv

太陽の光は新しい技術ではるかに多くのエネルギーを生み出すことができます。 画像:マーティフィニーオン Unsplash

研究者たちは、太陽の配当を2倍にして、太陽をより働きやすくし、再生可能エネルギーにもっと届けるための3つの新しい方法を見つけました。

シリカと空気以外のものでできていない新しい半透明の材料は、太陽熱を集め、太陽熱を集めることができます。 温度を200°Cに上げる、住宅を暖める、または産業プロセスに電力を供給する新しい方法を提供します。

そして同じアメリカの都市の他の研究者達は、太陽電池からもっと多くの電気を届けるために彼らが順調に進んでいるかもしれないと信じています。 彼らは見つけました 一光子の光が一つの電子ではなく二つの電子を取り除く方法.

サウジアラビアの3番目のチームは、ソーラーアレイが発電できるだけではないことを示しました。 海水を新鮮な飲料水に変える 同時に。

3つの技術はすべて実験段階です。 3つともすべての規模での商業的搾取からの長い道のりです。 しかし、科学者がゼロ炭素世界のエネルギー問題に取り組み、惑星の温度を危険なレベルまで上げることなくより多くの電力を供給するための新しい方法を模索しているので。

研究者たちは、 二酸化炭素を燃料に戻す透明な木の暖かくて軽い家足跡から力を生み出す とに 蒸発から電気エネルギーを収穫する.

ソーラースパート

最新の3つの工夫はすべて、太陽光をさまざまな方法で利用し、新しい素材を使用して効率を高めています。

マサチューセッツ工科大学の研究者はAmerican Chemical Societyのジャーナルに報告しています ACSナノ 彼らは95%の半透明である絶縁材料を開発したこと。

エアロゲルはシリカで作られたフォームで、水ではなく空気と一緒になっています。 これらの素晴らしい生地は何十年も前から出回っています - アメリカの宇宙機関 Nasaはそれらを試しています - そして、これらのありそうもない構造は比類のない絶縁特性を持っていますが、それらは今まで限られた透明度を持っていました。

研究者達は非常に軽量で非常に明確なバージョンを開発しました。 光は通り抜けて熱を発生します - しかし、熱は逃げることができず、暗い、光を吸収する材料で作られたパッシブソーラーコレクターシステムに蓄積します。 マサチューセッツ州の冬の凍結中にMITの建物の屋根に設置された試験装置は、なんと220°Cの温度を上げることができました。

ルールブレイカー

同じ機関の他の科学者たちがジャーナルに報告する 自然 彼らの新しい完全に動作可能な太陽電池は物理学の規則の1つを破るように思われるということ:今まで、どんな従来のシリコンベースの太陽電池も単純な算術によって制限されていました。 1つの電子を取り除き、電流を発生させるには1光子の光が必要です。

このため、太陽電池の最大理論効率は29.1%です。 しかし、MITの専門家チームは、励起子と呼ばれる新しい種類の材料、励起状態で存在し、エネルギーのパケットが伝播、結合、または分割することを可能にする生地を試しています。

そして最新の実験では、シリコンセルの厚さがわずか数十億分の1メートルのエクソン材料コーティングが光の光子を吸収して、さらに2つに分裂する励起子を形成します。

研究の突破口は簡単に思えますが、余分なエネルギーをシリコン太陽電池に転送し、1つの太陽光から2つの電子を動かす方法を見つけるまで、MITの科学者は何年も忙しくしていました。

「この戦略は、発電所を水の消費者から淡水の生産者に変える可能性を秘めています」

したがって、理論的には、新しいターボチャージサーフェスは太陽電池の最大効率を35%を超えるまでにすることができます。 実際には、商用利用は数年先になる可能性があります。

しかし、サウジアラビアのキングアブドラ科学技術大学のチームは、太陽電池と先進の膜技術を組み合わせて、2つの問題を同時に解決しました。

発電は貪欲なプロセスです。ヨーロッパと米国では、水の使用量の半分がエネルギー生産に使われています。 淡水化 - 塩水から淡水を蒸留する行為 - は電力を消費する操作です。 アラブ諸国では、国内総電力の15%以上が淡水産業で消費されています。

サウジアラビアに本拠を置くチームレポート ネイチャー·コミュニケーションズ 2つの太陽光発電技術を1回の操作で組み合わせることができたこと。

熱を利用する

彼らは、太陽光発電パネルの背面に取り付けられたXNUMX段階の膜蒸留ユニットを設計し、パネルによって通常放散される熱が水の蒸発に使用されるようにしました。 このデバイスは、市販の太陽電池のすべての効率を備えていますが、ほとんどの既存のデバイスよりも高い速度できれいな水を作ります。 秘訣は、太陽光発電で通常浪費される熱を利用して、エネルギーを必要とする淡水の供給を促進する方法を推進することです。

2025によって、世界は969 10億平方メートルの土地に広がる太陽電池から4ギガワットを生み出すことになる、と研究者らは言う。 彼らは、適切なレベルの日光がある年間200日があると仮定しています。 彼らは彼らの新しいアレイが1日1平方メートルあたり5キログラムの割合で汽水、廃水または海水から淡水を届けることができるという保守的な仮定をしています。

水の供給が問題にならない場所では、余った水は太陽電池アレイからのほこりを洗ったり、作物を灌漑するのに使うことができます。 これらすべてのソーラーアレイに新しいメンブレンバッキングを取り付けると、1日に4 10億立方メートルの淡水を生成することもできます。 それは10で飲み込まれた総飲料水の2017%です。

科学者らによると、この戦略は「発電所を水の消費者から淡水の生産者へと転換する」可能性があるという。 - 気候ニュースネットワーク

著者について

ティム・ラドフォード、フリー・ジャーナリストTim Radfordはフリー・ジャーナリストです。 彼はのために働いた 保護者 32年のため、文字の編集者、芸術エディタ、文芸編集者と科学エディタ(とりわけ)となっております。 彼は勝ちました 英国の科学作家協会 今年の科学ライター賞4回。 彼は英国委員会で 自然災害軽減のための国際的な10年。 彼は数十の英国と外国の都市で科学とメディアについて講演しています。 

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この記事はもともとClimate News Networkに掲載されました

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