Mar a bhios sìobhaltachd a’ fàs, bidh an lùth a tha a dhìth gus taic a thoirt do ar dòigh-beatha a’ dol am meud gach latha, ag iarraidh oirnn dòighean ùra is ùr-ghnàthach a lorg gus ar goireasan ath-nuadhachail a chleachdadh, leithid solas na grèine, gus barrachd lùth a chruthachadh airson ar comann-sòisealta a leantainn Adhartas.
Tha solas na grèine air beatha a sholarachadh agus a chomasachadh air a’ phlanaid againn airson linntean.Co-dhiù gu dìreach no gu neo-dhìreach, tha a’ ghrian a’ leigeil le bhith a’ gineadh cha mhòr a h-uile stòr lùtha aithnichte leithid connadh fosail, dealan-uisge, gaoth, bith-thomas, msaa. tha ar dòigh-beatha ag àrdachadh a h-uile latha, ag iarraidh oirnn dòighean ùra is ùr-ghnàthach a lorg gus ar goireasan ath-nuadhachail a chleachdadh, leithid solas na grèine, gus barrachd lùth a chruthachadh airson ar comann-sòisealta gus leantainn air adhart.
Cho fada air ais ris an t-seann saoghal bha e comasach dhuinn a bhith beò air lùth na grèine, a’ cleachdadh solas na grèine mar stòr lùtha a thàinig bho thogalaichean a chaidh a thogail o chionn còrr is 6,000 bliadhna, le bhith a’ stiùireadh an taighe gus am bi solas na grèine a’ dol tro fhosglaidhean a bhios mar sheòrsa de theasachadh. .Mìltean de bhliadhnaichean às deidh sin, chleachd na h-Èiphitich agus na Greugaich an aon dòigh gus na taighean aca a chumail fionnar as t-samhradh le bhith gan dìon bhon ghrèin [1]. bha an teas a-staigh.Sunlight chan ann a-mhàin riatanach airson an teas a rinn e san t-seann saoghal, ach chaidh a chleachdadh cuideachd airson biadh a ghleidheadh agus a ghleidheadh tro shalainn. ann an amaran grèine [1]. Aig deireadh an Ath-bheothachaidh, mhol Leonardo da Vinci a’ chiad chleachdadh gnìomhachais de chruinneadairean grèine sgàthan cuasach mar teasadairean uisge, agus an dèidh sin mhol Leonardo teicneòlas tàthaidh copper le bhith a’ cleachdadh rèididheachd grèine agus a’ ceadachadh fuasglaidhean teignigeach gus innealan aodach a ruith [1]. Goirid aig àm an Tionndadh Gnìomhachais, chruthaich W. Adams rud ris an canar a-nis àmhainn grèine. air a chuartachadh le sgàthan a-steach do bhogsa fiodha còmhdaichte le glainne far an tèid a' phoit a chur agus a leigeil leis goil[1].Fast air adhart beagan cheudan bliadhna agus chaidh einnsean smùid na grèine a thogail mu 1882 [1]. Chleachd Abel Pifre sgàthan cuasach 3.5 m ann an trast-thomhas agus chuir e fòcas air goileadair smùid siolandair a thug a-mach cumhachd gu leòr gus am preas clò-bhualaidh a dhràibheadh.
Ann an 2004, chaidh a’ chiad ionad cumhachd grèine dlùth malairteach air an t-saoghal ris an canar Planta Solar 10 a stèidheachadh ann an Seville, san Spàinn. Cha mhòr deich bliadhna an dèidh sin, ann an 2014, dh'fhosgail an ionad cumhachd grèine as motha san t-saoghal ann an California, USA.Chleachd an lus còrr is 300,000 sgàthan fo smachd agus leig e le 377 megawatt de dhealan cumhachd a thoirt do mu 140,000 dachaigh [ 1].
Chan e a-mhàin gu bheil factaraidhean gan togail agus gan cleachdadh, ach tha luchd-cleachdaidh ann am bùthan reic cuideachd a’ cruthachadh theicneòlasan ùra. Thòisich panalan grèine a’ chiad turas, agus thàinig eadhon càraichean le cumhachd grèine a-steach, ach is e aon de na leasachaidhean as ùire a chaidh ainmeachadh fhathast solar-grèine ùr. Le bhith ag amalachadh ceangal USB no innealan eile, leigidh e ceangal bho aodach gu innealan leithid stòran, fònaichean is fònaichean-cluaise, a dh’ fhaodar a ghearradh air an go.Just o chionn beagan bhliadhnaichean, sgioba de luchd-rannsachaidh Iapanach aig an Riken Thug Institiud agus Gnìomhachasan Torah cunntas air leasachadh cealla grèine organach tana a chuireadh teas air aodach air aodach, a leigeadh leis a’ chill lùth na grèine a ghabhail a-steach agus a chleachdadh mar stòr cumhachd [2] ]. ’S e ceallan photovoltaic organach le teirmeach a th’ ann am meanbh-cheallan grèine. seasmhachd agus sùbailteachd suas gu 120 ° C [2].Tha buill den bhuidheann rannsachaidh stèidhichte air ceallan photovoltaic organach air stuth ris an canar PNTz4T [3].seasmhachd vironmental agus èifeachdas tionndaidh cumhachd àrd, agus an uairsin tha gach taobh den chill còmhdaichte le elastomer, stuth coltach ri rubair [3]. Bidh cleachdadh an elastomer seo a’ cuideachadh le bhith a’ lughdachadh truailleadh a’ bhataraidh fhèin agus a’ leudachadh a bheatha [3].
Is e uisge aon de na h-eas-bhuannachdan as sònraichte a th’ aig a’ ghnìomhachas. Faodaidh grunn nithean adhbhrachadh le crìonadh nan ceallan sin, ach is e uisge am fear as motha, nàmhaid cumanta teicneòlas sam bith. Faodaidh cus taiseachd agus foillseachadh fada air èadhar droch bhuaidh a thoirt air èifeachdas de cheallan photovoltaic organach [4].Ged as urrainn dhut uisge fhaighinn air do choimpiutair no fòn sa mhòr-chuid de chùisean, chan urrainn dhut a sheachnadh leis an aodach agad. Ge bith an e uisge a th’ ann no inneal nigheadaireachd, tha uisge do-sheachanta.An dèidh diofar dheuchainnean air an cealla photovoltaic organach a sheasas leis fhèin agus an cealla photovoltaic organach còmhdaichte le dà thaobh, chaidh an dà chealla photovoltaic organach a bhogadh ann an uisge airson 120 mionaid, chaidh co-dhùnadh gun robh cumhachd a ’chill photovoltaic organach a sheasas leis fhèin air a lughdachadh le èifeachdas tionndaidh. 5.4%.Chaidh ceallan sìos 20.8% [5].
Figear 1. Èifeachdas tionndaidh cumhachd àbhaisteach mar ghnìomh ùine bogaidh. Tha na bàraichean mearachd air a’ ghraf a’ riochdachadh an claonadh àbhaisteach a tha àbhaisteach leis a’ mheadhan èifeachd tionndaidh cumhachd tùsail anns gach structar [5].
Tha Figear 2 a’ sealltainn leasachadh eile aig Oilthigh Nottingham Trent, cealla grèine beag a dh’ fhaodar a chuir a-steach do shnàth, a tha an uairsin air fhighe a-steach do aodach [2]. 3mm a dh'fhaid agus 1.5mm de leud[2].Tha gach aonad air a lannachadh le roisinn uisge-dhìonach gus an tèid nigheadaireachd a nighe san t-seòmar nigheadaireachd no air sgàth na sìde [2]. Ann an tuilleadh rannsachaidh chaidh a lorg gum faod beagan a bharrachd air 200 cealla a bhith ann am pìos beag aodaich coltach ri pìos aodaich 5cm^2, a’ toirt a-mach 2.5 - 10 volts de lùth gu h-iomchaidh, agus cho-dhùin nach eil ann ach 2000 cealla Feumaidh ceallan a bhith comasach air fònaichean sgairteil a ghearradh [2] .
Figear 2. Micro cheallan grèine 3 mm a dh'fhaid agus 1.5 mm de leud (dealbh le cead bho Oilthigh Nottingham Trent) [2].
Bidh aodach photovoltaic a’ ceangal dà pholaiméir aotrom agus cosgais ìseal gus aodach-gnùise lùth a chruthachadh. Is e a’ chiad fhear den dà phàirt meanbh-chealla grèine, a bhios a’ buain lùth bho sholas na grèine, agus tha an dàrna fear a’ dèanamh suas de nanogenerator, a thionndaidheas lùth meacanaigeach gu dealan. 6] Tha am pàirt photovoltaic den aodach air a dhèanamh suas de shnàithleach polymer, a tha an uairsin air an còmhdach le sreathan de manganese, sinc ocsaid (stuth photovoltaic), agus iodide copair (airson cruinneachadh cosgais) [6]. uèir bheag copair agus air a filleadh a-steach don aodach.
Tha an dìomhair air cùl nan innleachdan sin na laighe anns na dealanan follaiseach de dh’ innealan sùbailte photovoltaic. Tha an ITO deatamach leis gu bheil a h-uile co-phàirtean aige ann an cuibhreannan cha mhòr foirfe. Bidh tighead còmhla ri follaiseachd agus strì a 'meudachadh toraidhean nan dealanan [7]. Bheir caochlaidhean sam bith anns a' cho-mheas droch bhuaidh air na dealanan agus mar sin an coileanadh. Ach, is e goireas crìochnaichte a th’ ann an ITO a thèid a chaitheamh gu sgiobalta.ITO, ach thathar an dùil gun tèid e thairis air coileanadh ITO [7].
Tha fèill mhòr air stuthan leithid fo-stratan polymer a chaidh atharrachadh le ocsaidean giùlain follaiseach gu ruige seo. Tha bataraidh snàithleach air a dhèanamh suas de electrod agus dà uèir meatailt sònraichte a tha toinnte agus còmhla ri stuth gnìomhach gus an dealan a chuir an àite [7]. Tha ceallan grèine air gealltanas a nochdadh air sgàth an cuideam aotrom , ach is e an duilgheadas an dìth àite conaltraidh eadar na uèirichean meatailt, a lughdaicheas an raon conaltraidh agus mar sin a’ leantainn gu coileanadh photovoltaic truaillidh [7].
Aig an àm seo, tha an saoghal gu mòr an urra ri stòran lùtha neo-ath-nuadhachail leithid connadh fosail, gual agus ola. Gach latha bidh milleanan de dhaoine a’ cur cosgais air na fònaichean aca, coimpiutairean, coimpiutairean-uchd, uaireadairean spaideil agus gach inneal dealanach, agus le bhith a’ cleachdadh ar n-aodach gus cosgais a chuir air na h-innealan sin dìreach le bhith a’ coiseachd faodaidh sinn ar cleachdadh de chonnadh fosail a lughdachadh. glè bheag air sgèile bheag de 1 no eadhon 500 neach, nuair a thèid a mheudachadh gu deichean de mhilleanan dh’ fhaodadh e ar cleachdadh de chonnadh fosail a lughdachadh gu mòr.
Tha fios gu bheil panalan grèine ann an ionadan cumhachd grèine, a’ gabhail a-steach an fheadhainn a tha suidhichte air mullach thaighean, a’ cuideachadh le bhith a’ cleachdadh lùth ath-nuadhachail agus a’ lughdachadh cleachdadh connadh fosail, a tha fhathast air a chleachdadh gu mòr.America. Chan urrainn do theaghlach cuibheasach ach taic a thoirt do àireamh shònraichte de phannalan grèine, agus tha an àireamh de thuathanasan grèine cuibhrichte. agus comas cothroman eile air an fhearann, leithid gnìomhachasan ùra.Tha àireamh mhòr de ionadan pannal photovoltaic air bhog a dh’ fhaodas tòrr dealain a ghineadh o chionn ghoirid, agus is e prìomh bhuannachd tuathanasan grèine air bhog lùghdachadh cosgais [8]. chan eil fearann air a chleachdadh, chan fheumar dragh a ghabhail mu chosgaisean stàlaidh a bharrachd air taighean agus togalaichean.s comasach na tuathanasan sin a chuir air buidhnean uisge nàdarra.Tha mòran bhuannachdan aig lochan-tasgaidh fuadain nach eil cumanta sa chuan [9].Tha stòran-tasgaidh dèanta le daoine furasta an riaghladh, agus le bun-structar agus rathaidean roimhe, faodar tuathanasan a chuir a-steach gu sìmplidh. tuathanasan grèine stèidhichte air fearann mar thoradh air eadar-dhealachaidhean teòthachd eadar uisge agus fearann [9]. Mar thoradh air an teas àrd sònraichte uisge, tha teòthachd uachdar an fhearainn sa chumantas nas àirde na an fheadhainn a tha ann am buidhnean uisge, agus chaidh sealltainn gu bheil teòthachd àrd a’ toirt droch bhuaidh air an uisge. Ged nach eil smachd aig teòthachd air an ìre de sholas na grèine a gheibh pannal, bheir e buaidh air an ìre de lùth a gheibh thu bho sholas na grèine. staid fois, agus an uairsin nuair a bhuaileas solas na grèine, ruigidh iad staid togarrach [10].Is e an diofar eadar an staid fois agus an staid togarrach na tha de lùth air a chruthachadh anns an bholtadh.ht na dealanan sin a bhrosnachadh, ach mar sin faodaidh iad teasachadh. teas nas fhasa na uisge, tha e coltach gum bi na dealanan ann am panal grèine air fearann ann an staid le ùidh nas àirde, agus an uairsin tha am panal grèine suidhichte air no faisg air buidheann uisge a tha nas fhuaire. tha an t-uisge timcheall air na pannalan fleòdraidh a’ cuideachadh le bhith a’ gineadh 12.5% a bharrachd lùtha na tha air tìr [9].
Gu ruige seo, chan eil panalan grèine a’ coinneachadh ach 1% de fheumalachdan lùtha Ameireagaidh, ach nan deidheadh na tuathanasan grèine sin a chur air suas ri cairteal de na stòran-uisge dèanta le daoine, choinnicheadh panalan grèine faisg air 10% de fheumalachdan lùtha Ameireagaidh. chaidh pannalan a thoirt a-steach cho luath 's as urrainn, chaill dà loch tasgaidh mòr ann an Colorado tòrr uisge mar thoradh air falmhachadh, ach le bhith a' stàladh nam pannalan fleòdraidh seo, chaidh casg a chuir air na stòran-tasgaidh bho bhith a 'tiormachadh agus chaidh dealan a chruthachadh [11]. - bhiodh stòran-tasgaidh uidheamaichte le tuathanasan grèine gu leòr airson co-dhiù 400 gigawatts de dhealan a ghineadh, gu leòr airson cumhachd a thoirt do 44 billean bulbaichean solais LED airson còrr air bliadhna.
Tha Figear 4a a’ sealltainn an àrdachadh cumhachd a thug an cealla grèine air bhog an co-cheangal ri Figear 4b.Ged nach eil mòran de thuathanasan grèine air bhog anns na deich bliadhna a chaidh seachad, tha iad fhathast a’ dèanamh eadar-dhealachadh cho mòr ann an gineadh cumhachd. a’ fàs nas pailte, thathar ag ràdh gum bi an lùth iomlan a thig a-mach trì uiread bho 0.5TW ann an 2018 gu 1.1TW ro dheireadh 2022.[12].
A thaobh na h-àrainneachd, tha na tuathanasan grèine air bhog gu math buannachdail ann an iomadach dòigh. dh'fhaodadh tuathanas a lughdaicheas astar gaoithe agus solas dìreach a' bualadh air uachdar an uisge le co-dhiù 10% deichead iomlan de bhlàthachadh na cruinne a chothromachadh [9]. gnìomhachd air uachdar an uisge, mar sin a' lùghdachadh bleith air bruaich na h-aibhne, a' dìon agus a' brosnachadh fàsmhorachd.[13]. air a bhith fon uisge fo phannalan photovoltaic gus taic a thoirt do bheatha na mara.[13]. 'S e aon de na prìomh dhraghan a thaobh rannsachadh leantainneach a' bhuaidh a dh'fhaodadh a bhith aige air an t-sreath bìdh ri linn a bhith a' stàladh bun-structair marMar a bhios nas lugha de sholas na grèine a’ dol a-steach do na h-uisgeachan, bidh e ag adhbhrachadh lùghdachadh ann an ìre photosynthesis, a’ leantainn gu call mòr de phytoplankton agus macrophytes.Le lùghdachadh nan lusan sin, a’ bhuaidh air beathaichean nas ìsle anns an t-sreath bìdh, msaa, a’ leantainn gu subsadaidhean airson fàs-bheairtean uisgeach [14]. Ged nach eil e air tachairt fhathast, dh’ fhaodadh seo casg a chuir air tuilleadh milleadh a dh’ fhaodadh a bhith air an eag-shiostam, prìomh ana-cothrom air tuathanasan grèine air bhog.
Leis gur e a’ ghrian an stòr lùth as motha a th’ againn, faodaidh e a bhith duilich dòighean a lorg gus an lùth seo a chleachdadh agus a chleachdadh nar coimhearsnachdan. Bidh teicneòlasan ùra agus innleachdan a tha rim faighinn gach latha a’ dèanamh seo comasach. gus tuathanasan grèine a cheannach no a sheòladh airson tadhal an-dràsta, chan eil sin ag atharrachadh nach eil comas mòr aig an teicneòlas no àm ri teachd soilleir. Tha slighe fhada ri dhol mus tig iad gu bhith cho cumanta ris an aodach a bhios sinn a’ caitheamh a h-uile latha. Mar a bhios teicneòlas a’ dol air adhart anns na deicheadan ri teachd, tha comas gnìomhachas na grèine gun chrìoch.
Mu Raj Shah Tha an Dr Raj Shah na stiùiriche air Koehler Instrument Company ann an New York, far a bheil e air a bhith ag obair airson 27 bliadhna. Physics, Institiud Rannsachadh Lùtha agus Comann Rìoghail na Ceimigeachd. ASTM Neach-faighinn Duais Eagle Rinn an Dr. Shah co-dheasachadh o chionn ghoirid air an leabhar mòr-reic “Fuels and Lubricants Handbook,” mion-fhiosrachadh a tha ri fhaighinn ann an Leabhar-làimhe Connadh is Bealaidh Long ris an robh dùil aig ASTM, 2na deasachadh - 15 Iuchar, 2020 - Dàibhidh Phillips - Artaigil Naidheachdan Gnìomhachas Petro - Petro Online (petro-online.com)
Tha PhD aig an Dr Shah ann an Innleadaireachd Cheimigeach bho Oilthigh Penn State agus na Chompanach den Sgoil Stiùiridh Chùmhnantach, Lunnainn.Tha e cuideachd na Neach-saidheans Clàraichte den Chomhairle Saidheansail, na Einnseanair Clàraichte Petroleum aig an Institiud Cumhachd agus na Chomhairle Innleadaireachd san RA.Chaidh urram a thoirt do Shah o chionn ghoirid mar Einnseanair Cliùiteach le Tau beta Pi, an comann innleadaireachd as motha anns na Stàitean Aonaichte. Saidheans Stuthan agus Innleadaireachd).
Tha Raj na àrd-ollamh co-cheangailte ann an Roinn Saidheans Stuthan agus Innleadaireachd Cheimigeach aig SUNY Stony Brook, air còrr air 475 artaigil fhoillseachadh agus air a bhith gnìomhach ann an raon lùtha airson còrr air 3 bliadhna. air a thaghadh mar Chompanach aig Institiud Eadar-nàiseanta Physics Petro Online (petro-online.com)
Tha Ms Mariz Baslious agus Mgr Blerim Gashi nan oileanaich innleadaireachd cheimigeach aig SUNY, agus tha an Dr Raj Shah na chathraiche air bòrd comhairleachaidh taobh a-muigh an oilthigh. Tha Mariz agus Blerim mar phàirt de phrògram inntearnas a tha a’ sìor fhàs aig Koehler Instrument, Inc. a’ brosnachadh oileanaich gu barrachd ionnsachadh mu shaoghal teicneòlasan lùtha eile.
Ùine puist: 12-12/2022
