solární panely | Svět2000

Elektřinu budeme dostávat přímo z oběžné dráhy

26. 7. 2023 Markéta Beňovská, Mgr. 3 min read 488 Zobrazení elektřina, solární energie, solární panely, technologie, věda, vesmír, výzkum

Budoucnost Nové Technologie Věda Vesmír

Pro nikoho není tajemstvím, že solární energie je jedním z nejlepších tzv. obnovitelných zdrojů elektřiny. Vedle vodní a větrné energie je nejrychleji rostoucím odvětvím zelené energie a na celosvětové výrobě elektřiny se podílí již 3,6 %, píše Spider Web.

Výroba energie ze slunečního záření má jeden problém: je neefektivní, pokud k solárním panelům nedopadá dostatek světla. Jak to lze napravit? Jednou z možností je, že můžete stavět solární farmy v oblastech, kde je co nejmenší oblačnost. V takovém případě se však mohou výrazně zvýšit náklady na přenos energie, protože oblasti s největším slunečním svitem na Zemi nejsou zároveň oblastmi s největší poptávkou po energii.

Slunce ve vesmíru svítí vždy

Je také možné udělat to, co se podařilo vědcům z projektu Space Solar Power Project (SSPP) na Kalifornském technologickém institutu v Pasadeně v USA, tedy vyvinout metodu, jak získávat energii ze Slunce a přenášet ji na Zemi tam, kde nejsou mraky – ve vesmíru.

Nově vyvinutá technologie pro bezdrátový přenos energie z oběžné dráhy se označuje jako MAPLE (z anglického Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment). Jedná se o platformu, která využívá mikrovlnné vysílače umístěné na nízké oběžné dráze Země. Celá soustava byla zkonstruována s využitím známých a cenově dostupných technologií, které využívají křemík k získávání sluneční energie a jejímu přenosu do konkrétních přijímacích stanic po celém světě.

Důležitost malé hmotnosti a rozměrů

Klíčovým faktorem je, stejně jako u všech vesmírných projektů, nízká hmotnost a nízká cena. Aby si celý projekt v budoucnu získal dostatečný počet zákazníků, měly by být jeho družice co nejlehčí, aby se minimalizovaly náklady na jejich vynesení do vesmíru. Zároveň musí být konstruovány tak, aby se vešly do nákladového prostoru v horní části kosmické rakety, aniž by ztratily své vlastnosti. Profesor Harry Atwater, jeden z hlavních členů výzkumného týmu odpovědného za novou technologii, vysvětluje: „Solární panely se již ve vesmíru používají, například k napájení Mezinárodní vesmírné stanice, ale k vypuštění a rozmístění dostatečně velkých polí, která by poskytovala energii na Zemi, potřebujeme navrhnout a vyvinout systémy přenosu solární energie, které jsou ultralehké, levné a flexibilní.“ Každá jednotka váží přibližně 50 kilogramů. Velikost každé družice umožňuje, aby se vešla do objemu přibližně jednoho krychlového metru. Jakmile se dostane na oběžnou dráhu, rozbalí se a dosáhne velikosti asi 50 m.

Dalším rysem technologie MAPLE je speciální utěsnění všech součástí družice, protože musí být schopny odolat extrémním teplotním výkyvům. Na jedné straně musí být schopny nerušeně fungovat na slunečním světle, na druhé straně se nesmí poškodit, když se ocitnou na „noční“ straně Země v chladné temnotě vesmíru.

Antény družice tohoto programu jsou umístěny ve dvou skupinách po 16 anténách. Fungování celého systému na oběžné dráze vyžaduje velmi přesnou kalibraci, aby nasbíraná energie dorazila k určenému cíli přesně a v přesně určený čas.

Při experimentu byla stejnosměrná elektřina generovaná ve vesmíru použita k napájení dvojice světel LED, aby byl demonstrován celý proces bezdrátového přenosu energie. Technologie MAPLE úspěšně zajistila rozsvícení každé LED diody, což zpečetilo úspěch celého pokusu. Kromě toho družice vysílala paprsek energie, který byl po dosažení Země detekován přijímačem obsluhovaným týmem vědců z Caltechu. Vysílání energie bylo přijato přesně v očekávaném čase a na očekávané frekvenci a vyznačovalo se předpokládaným „posunem“ v důsledku pohybu vozidla na oběžné dráze.

Je to poprvé, co se vědcům něco podobného podařilo. Tuto technologii budou dále rozvíjet, aby ji bylo možno v budoucnu reálně využívat pro získávání energie pro obyvatele Země.

Markéta Beňovská, Mgr.

Plovoucí solární panely by mohly zcela pohánět tisíce měst

17. 3. 2023 Adam Walko 2 min read 354 Zobrazení floatovoltaika, obnovitelná energie, solární panely, solární pole, úspora vody, vodní nádrže

Nové Technologie TOP 10 Zajímavosti

Plovoucí solární panely v Hapcheon, provincie Gyeongsangnam, Jižní Korea, únor 2022. Více než 92 000 solárních panelů plovoucích na hladině nádrže je schopno generovat 41 megawattů, což stačí na napájení 20 000 domácností.

Podle nového výzkumu by se tisíce měst po celém světě mohly zcela napájet solárními panely plovoucími na vodních nádržích. Je to relativně snadný způsob, jak lokálně vyrábět obnovitelnou energii a zároveň šetřit vodou, píše server Verge.

Solární pole zavěšená nad vodou, neboli floatovoltaika, fungují podobně jako ty rozmístěné po zemi. Panely sedí na raftu místo na parkovištích, střechách nebo jiných uzemněných montážích. Zatím však nebyly nasazeny na mnoha místech. Po celém světě v roce 2020, produkovaly pouze tolik elektřiny, jako méně než 1 procento světových pozemních solárních farem. Nová studie publikovaná v časopise Nature Sustainability nyní ukazuje, jak velký potenciál mohou města využít s touto nově vznikající technologií.

Pokud jde o problémy, které je třeba v oteplujícím se světě rychle vyřešit, plovoucí solární panely obsadí spoustu políček.

Výzkumníci zjistili, že 6 256 měst ve 124 zemích, by teoreticky mohlo pokrýt veškerou svou poptávku po elektřině ze solárních panelů umístěných na nedalekých vodních nádržích. Stačilo by jim pokrýt asi 30 procent vodní hladiny floatovoltaikou. Vědci analyzovali 114 555 nádrží po celém světě pomocí několika databází a poté modelovali potenciální výrobu energie pomocí realistických klimatických dat.

A protože všechna tato plovoucí pole by blokovala dostatek slunečního světla, aby se snížilo odpařování, výzkumníci také předpokládali velké úspory vody. Kumulativně by panely šetřily asi tolik vody, kolik by ročně spotřebovalo 300 milionů lidí (nebo zhruba 106 kubických kilometrů za rok). To by bylo neuvěřitelně užitečné, protože sucha zhoršená změnou klimatu způsobují vysychání nádrží.

Abyste si byli jisti, vývojáři budou stále muset posoudit každou nádrž, aby omezili jakékoli negativní vedlejší účinky. Zakrytí příliš velké části nádrže solárními panely by mohlo mít za následek například méně kyslíku ve vodě, což by mohlo poškodit ryby. Stavění na umělých nádržích spíše než na přírodních vodních plochách by mohlo být méně škodlivou variantou, poznamenává výzkum.

Letecký pohled na dvě nádrže naplněné vodou v roce 2020. — Lauren Dauphinová/NASA Earth Observatory

Letecký pohled na stejné dvě nádrže v roce 2022. Jedna nádrž vlevo je pokryta plovoucími solárními panely. — Lauren Dauphinová/NASA Earth Observatory

Nádrže v provincii Shandong v září 2020 (nahoře) a srpnu 2022 (dole). Snímky NASA Earth Observatory od Lauren Dauphinové s použitím dat Landsat z US Geological Survey.

Některé plovoucí solární projekty se začínají rozjíždět. Americká armáda rozmístila své první plovoucí solární pole loni v červnu ve Fort Bragg v Severní Karolíně. Floatovoltaika je v Asii již populárnější. Nahoře můžete vidět satelitní snímky jedné z největších plovoucích solárních farem na světě, které byly zveřejněny loni v provincii Shandong. A Jižní Korea má více než 92 000 solárních panelů vytvarovaných do tvaru švestkových květů plovoucích na 19 kilometrech dlouhé nádrži v okrese Hapcheon.

Adam Walko

Mohly by plovoucí solární farmy přežít venku na moři?

21. 1. 2023 Adam Walko 5 min read 351 Zobrazení elektřina, Indonésie, ostrovy, plovoucí, solární panely

Nové Technologie TOP 10 Zajímavosti

Indonésie je národem více než 10 000 ostrovů, takže zásobit celou zemi elektřinou je obrovská výzva, napsal server BBC. Více než milion lidí není vůbec připojených k elektrické síti. „Lidé, kteří nemají elektřinu, žijí na odlehlých ostrovech, takže v této situaci je těžké k nim připojit kabel a je těžké instalovat jiná drahá řešení, jako jsou větrné turbíny,“ říká Luofeng Huang, lektor strojního inženýrství na Cranfield University.

Solární energie je jednou z možností, jak zajistit těmto ostrovům energii. V posledních desetiletích výrazně zlevnila – Mezinárodní energetická agentura (IEA) říká, že se stává nejlevnější variantou nových elektráren. Ale solární farmy zabírají spoustu místa. Prostor, který by mohl být lépe využit pro bydlení, farmaření a podnikání. Vědci a inženýři tedy pracují na způsobech, jak nainstalovat solární panely na hladinu oceánu a poskytovat energii lidem žijícím na pevnině poblíž.

„Plovoucí solární systém je velmi pohodlný, protože jej lze jednoduše umístit na vodu a pokud potřebujete více elektřiny, můžete nasadit více solárních panelů,“ říká pan Huang. Plovoucí solární systém se již používá na řadě míst po celém světě, ale spíše na jezerech než na moři.

Důvod je zřejmý: vlny mohou solární panely snadno zaplavit a poškodit.

Probíhá však výzkum a testování, aby se našly způsoby, jak udržet solární panely neporušené a fungovat v drsné vodě.

Nizozemsko-norská společnost SolarDuck například spolupracuje s německou energetickou společností RWE na výstavbě plovoucí solární elektrárny na větrné farmě v Severním moři.

Společnost tvrdí, že to bude největší pobřežní plovoucí solární elektrárna na světě s kapacitou pro napájení několika stovek domácností.

Solární panely budou umístěny na plošinách vyvýšených několik metrů nad hladinou oceánu. Elektrárna, která má být uvedena do provozu v roce 2026, bude využívat stávající kabeláž pro větrnou farmu k posílání elektřiny zpět na břeh.

Solární elektrárna Ocean Sun — Solární panely Ocean Sun sedí na flexibilní plovoucí podložce. *Zdroj: Solar Duck/Ocean Sun*

Mezitím společnost Ocean Sun vyvinula plovoucí plošinu, kde solární panely spočívají na základně, která se ohýbá, jak vlny procházejí pod nimi. „Má to ten účinek, že to tlumí vlny a zabraňuje prolomení vln,“ říká zakladatel a generální ředitel Borge Bjorneklett.

Říká, že když panely leží úplně rovně, síly na ně působící se zmenšují. Blízkost mořské vody také ochlazuje buňky, což zlepšuje jejich výkon. Ocean Sun i SolarDuck se zaměřují na umístění solárních farem vedle větrných turbín, které budou vyhlazovat tok elektřiny, když nefouká vítr.

Pan Huang tvrdí, že oba tyto přístupy mají slabiny. Zvednutím panelů nad hladinu moře by mohl být systém SolarDuck dražším řešením. „Pokud to zvednete, potřebujete nějakou velmi silnou podporu, takže to bude stát příliš mnoho peněz,“ říká.

SolarDuck toto tvrzení zpochybňuje.

„Dodávka naší technologie za konkurenceschopnou cenu energie je součástí každého kroku procesu návrhu,“ říká Koen Burgers, generální ředitel společnosti SolarDuck.

„Také jsme schopni přizpůsobit technologii místním podmínkám prostředí, abychom našli optimální rovnováhu mezi výkonem a náklady,“ dodává. Pokud jde o systém Ocean Sun, pan Huang není přesvědčen, že tento přístup dostatečně ochrání panely před poškozením vlnami.

Pan Bjorneklett připouští, že systém jeho společnosti nemusí být vhodný pro Severní moře s jeho 30 stopami (9m) vlnami. Ale říká, že systém přežil tajfuny kategorie čtyři během testu v nádrži.

„Věříme, že místa poblíž pobřeží s příznivějšími mořskými státy jsou atraktivnější,“ říká.

Tým pana Huanga na Cranfield University pracuje na alternativní solární elektrárně na moři, o které říká, že bude robustní a levná. S akademickými a komerčními partnery v Indonésii doufají, že do 12 měsíců budou mít demonstrační systém v Indickém oceánu.

Nazývá se Solar2Wave a bude mít plovoucí vlnolam proti proudu solárních panelů, což, jak říká pan Huang, má za následek snížení výšky vln asi o 90 %. Snížené vlny pak procházejí nárazníkovou zónou – malou uzavřenou oblastí vody – což dále snižuje sílu vln předtím, než zasáhne samotné solární panely.

Klíčové bude, aby byl vlnolam levný: „Jakékoli poškození bude v části vlnolamu, která je levná a velmi snadno se vyměňuje a udržuje,“ říká pan Huang.

Luofeng Huang, lektor strojního inženýrství na Cranfield University. — Luofeng Huang říká, že inženýři soutěží o to, aby pobřežní solární systém fungoval. *Zdroj: BBC*

Zatímco náklady na instalaci a údržbu jakékoli oceánské solární farmy budou vysoké, takové farmy budou v mnoha případech jediným způsobem, jak dodávat obnovitelnou energii v některých hustě obydlených částech světa.

„Například v Singapuru jsou náklady na pozemky velmi vysoké a většinu své střešní plochy již využili,“ říká pan Bjorneklett.

„Pokud mohou využívat povrch oceánu mimo Singapur, je to vlastně jediný způsob, jak zajistit dostupnou obnovitelnou energii, a podobná situace je i v jiných velkých částech jihovýchodní Asie.“

Solární farmy by mohly být dokonce umístěny daleko na moři, kde by mohly sloužit jako tankovací místa pro elektrické lodě.

Je tu rozhodně velký potenciál,“ říká Luofeng Huang z Cranfieldu. „Každý to chce vyřešit, takže pracujeme docela tvrdě a je to jako soutěž o to, kdo přinese první úspěšný design.“

Adam Walko

Toto léto nespoléhejte na malé přenosné solární panely

6. 8. 2022 Iveta Mauci 3 min read 291 Zobrazení baterie, přenosné, solární panely

Technologie TOP 10

Když je venku slunce a všichni si užívají venku, možná si říkáte, že se vydáte na víkend pryč. Abyste nebyli bez energie, vezmete si s sebou přenosný solární panel, a budete se spoléhat, že dokáže nabít vaši elektroniku. Stačí jej položit na trávu, kameny, nebo připnout na batoh a telefony všech mohou fotit selfie celý den. Vše při použití udržitelné energie, že ano. Smutnou realitou ale je, že nošení přenosných solárních panelů jen zřídkakdy nabije elektroniku potřebným způsobem, napsal server Insideheadline.

Nakonec to dopadá spíše tak, že strávíte několik hodin hlídáním panelů. A abyste získali maximální množství slunečního světla, musíte neustále kontrolovat předpověď počasí, abyste se ujistili, že na cestě není žádná oblačnost, a to vše s cílem získat poloviční nabití na jeden kus telefonu. Mezitím všichni ostatní využívají své léto na maximum.

Přenosný znamená sbalitelný

V marketingové literatuře pro „přenosné“ solární panely často uvidíte šťastné rodiny pózující před obytným autem s pěti kufříky solárních panelů rozložených před karavanem. Jistě, jsou přenosné, pokud je můžete zvedat a přemísťovat, ale málokdo vyhradí tolik místa v kufru na něco menšího než na několikatýdenní výlet daleko od civilizace. Pro mě přenosný znamená, že se vejde do batohu. Solární panely v této velikostní kategorii jsou obvykle generují méně než 50 W.

Skřípání čísel

Řekněme, že máte jeden z těchto skládacích 50W panelů připoutaný k batohu na další pěší cestě. Při 5V to funguje tak, že dokážete nabít 10 000 mAh za hodinu, což je zhruba dost na nabití telefonu dvakrát na 100 %. Na papíře to vypadá skvěle, ale předpokládá to dokonalou efektivitu. Solární panely jsou hodnoceny v relativně statických laboratorních podmínkách, které neberou v úvahu zátěž proměnných, jako je úhel ke slunci, oblačnost, prach na panelu a teplo. Neexistuje žádný způsob, jak to všechno zmírnit, když jste na cestách. Větší solární pole čelí stejným problémům, ale kompenzují je v objemu panelů. Jedinou skutečnou úsporou v této oblasti je to, že vaše baterie nebude během nabíjení zcela vybitá a nebudete ji muset dobíjet úplně, abyste ji mohli stále používat.

Kde solární energie funguje dobře?

Mít panel a baterii, které můžete nosit, je pohodlné, ale nemělo by to být považováno za mnohem víc než nouzové opatření, když uvíznete uprostřed ničeho. Skutečnost, že můžete získat přenosný panel, který generuje energii, je jistě novinka, ale co víc? Solární energie funguje nejlépe ve velkém měřítku. To znamená, že velké panely jsou nakloněny pro optimalizované pokrytí po celý den. Přidejte je do svého domova, přívěsu nebo chaty. Jakmile začnete klesat pod tuto velikost, užitečnost solárního panelu klesne. Spousta výrobců příslušenství integruje solární panely přímo na své produkty, což dává smysl pro případy použití s nízkými sázkami, nízkou poptávkou a mimo síť, jako jsou zahradní světla. Nabití tohoto panelu pod 1 W ve vaší baterii však bude trvat hodiny, nemluvě o škodách, které způsobíte, když se baterie vypálí na slunci.

Solární energie je cestou vpřed pro elektrické sítě a skutečnost, že panely jsou dostatečně levné, že je můžeme položit téměř všude, je skvělá. V každém případě si vezměte tyto přenosné solární panely k nabití svých přístrojů na vaší příští kempování, jen se nedostaňte do situace, kdy zajde slunce na několik dní…

Zdroj: Insideheadline

Iveta Mauci

localhost/wp