Wrth i wareiddiad dyfu, mae'r egni sydd ei angen i gefnogi ein ffordd o fyw yn cynyddu bob dydd, gan ei gwneud yn ofynnol i ni ddod o hyd i ffyrdd newydd ac arloesol o harneisio ein hadnoddau adnewyddadwy, megis golau'r haul, i greu mwy o ynni i'n cymdeithas barhau Cynnydd.
Mae golau'r haul wedi darparu a galluogi bywyd ar ein planed ers canrifoedd. Boed yn uniongyrchol neu'n anuniongyrchol, mae'r haul yn caniatáu cynhyrchu bron pob ffynhonnell ynni hysbys fel tanwydd ffosil, hydro, gwynt, biomas, ac ati. Wrth i wareiddiad dyfu, mae'r egni sydd ei angen i gefnogi mae ein ffordd o fyw yn cynyddu bob dydd, gan ei gwneud yn ofynnol i ni ddod o hyd i ffyrdd newydd ac arloesol o harneisio ein hadnoddau adnewyddadwy, megis golau'r haul, i greu mwy o ynni ar gyfer ein cymdeithas i barhau Cynnydd.
Cyn belled yn ôl â’r byd hynafol rydym wedi gallu goroesi ar ynni solar, gan ddefnyddio golau’r haul fel ffynhonnell ynni a darddodd o adeiladau a godwyd fwy na 6,000 o flynyddoedd yn ôl, trwy gyfeiriannu’r tŷ fel bod golau’r haul yn mynd trwy agoriadau sy’n gweithredu fel math o wresogi. .Filoedd o flynyddoedd yn ddiweddarach, defnyddiodd Eifftiaid a Groegiaid yr un dechneg i gadw eu tai yn oer yn ystod yr haf trwy eu cysgodi rhag yr haul [1].Defnyddir ffenestri cwarel sengl mawr fel ffenestri solar thermol, sy'n caniatáu i wres o'r haul fynd i mewn ond yn gaeth. roedd y gwres inside.Sunlight nid yn unig yn hanfodol ar gyfer y gwres a gynhyrchodd yn y byd hynafol, ond fe'i defnyddiwyd hefyd i gadw a chadw bwyd trwy salinization salt.In, mae'r haul yn cael ei ddefnyddio i anweddu dŵr môr gwenwynig a chael halen, sy'n cael ei gasglu mewn pyllau solar [1].Yn y Dadeni hwyr, cynigiodd Leonardo da Vinci y cymhwysiad diwydiannol cyntaf o grynodyddion solar drych ceugrwm fel gwresogyddion dŵr, ac yn ddiweddarach cynigiodd Leonardo hefyd y dechnoleg o gopp weldioer gan ddefnyddio ymbelydredd solar a chaniatáu atebion technegol i redeg peiriannau tecstilau [1].Yn fuan yn ystod y Chwyldro Diwydiannol, creodd W. Adams yr hyn a elwir bellach yn ffwrn solar. Mae gan y popty hwn wyth drych gwydr arian cymesur sy'n ffurfio adlewyrchydd wythonglog. Mae golau'r haul yn wedi'i grynhoi gan ddrychau i mewn i focs pren wedi'i orchuddio â gwydr lle bydd y pot yn cael ei osod a gadael iddo ferwi[1]. Cyflymwch ymlaen ychydig gannoedd o flynyddoedd ac adeiladwyd yr injan stêm solar tua 1882 [1]. Defnyddiodd Abel Pifre ddrych ceugrwm 3.5 m mewn diamedr a'i ganolbwyntio ar boeler stêm silindrog a gynhyrchodd ddigon o bŵer i yrru'r wasg argraffu.
Yn 2004, sefydlwyd gwaith pŵer solar crynodedig masnachol cyntaf y byd o'r enw Planta Solar 10 yn Seville, Spain.Mae golau'r haul yn cael ei adlewyrchu ar dwr o tua 624 metr, lle gosodir derbynyddion solar gyda thyrbinau stêm a generaduron. Mae hyn yn gallu cynhyrchu ynni i bweru mwy na 5,500 o gartrefi. Bron ddegawd yn ddiweddarach, yn 2014, agorodd gwaith pŵer solar mwyaf y byd yng Nghaliffornia, UDA.Defnyddiodd y ffatri fwy na 300,000 o ddrychau rheoledig a chaniatáu cynhyrchu 377 megawat o drydan i bweru tua 140,000 o gartrefi [ 1].
Nid yn unig y mae ffatrïoedd yn cael eu hadeiladu a'u defnyddio, ond mae defnyddwyr mewn siopau manwerthu hefyd yn creu technolegau newydd. Gwnaeth paneli solar eu hymddangosiad cyntaf, a daeth hyd yn oed ceir wedi'u pweru gan yr haul i chwarae, ond un o'r datblygiadau diweddaraf sydd eto i'w gyhoeddi yw solar newydd. technology.By powered wearable.By integreiddio cysylltiad USB neu ddyfeisiau eraill, mae'n caniatáu cysylltiad o ddillad i ddyfeisiau megis ffynonellau, ffonau a earbuds, y gellir eu codi ar y go.Just ychydig flynyddoedd yn ôl, mae tîm o ymchwilwyr Siapan yn y Riken Disgrifiodd Diwydiannau Sefydliad a Torah ddatblygiad cell solar organig denau a fyddai'n gwres-argraffu dillad ar ddillad, gan ganiatáu i'r gell amsugno ynni'r haul a'i ddefnyddio fel ffynhonnell pŵer [2] ]. Celloedd ffotofoltäig organig gyda thermol yw celloedd solar micro. sefydlogrwydd a hyblygrwydd hyd at 120 °C [2].Aelodau o'r grŵp ymchwil yn seiliedig celloedd ffotofoltäig organig ar ddeunydd o'r enw PNTz4T [3].PNTz4T yn bolymer lled-ddargludol a ddatblygwyd yn flaenorol gan Riken ar gyfer en rhagorol.sefydlogrwydd firaol ac effeithlonrwydd trosi pŵer uchel, yna mae dwy ochr y gell wedi'u gorchuddio â elastomer, deunydd tebyg i rwber [3]. Mae'r defnydd o'r elastomer hwn yn helpu i leihau diraddiad y batri ei hun ac ymestyn ei oes [3].
Un o anfanteision mwyaf nodedig y diwydiant yw water.Gall dirywiad y celloedd hyn gael ei achosi gan amrywiaeth o ffactorau, ond y mwyaf yw dŵr, y gelyn cyffredin o unrhyw lleithder gormodol technoleg.Any a gall amlygiad hirfaith i aer effeithio'n negyddol ar effeithlonrwydd o gelloedd ffotofoltäig organig [4].Er y gallwch osgoi cael dŵr ar eich cyfrifiadur neu ffôn yn y rhan fwyaf o achosion, ni allwch ei osgoi gyda'ch dillad.P'un a yw'n law neu beiriant golchi, dŵr yn anochel.Ar ôl profion amrywiol ar y cell ffotofoltäig organig sy'n sefyll ar ei ben ei hun a'r gell ffotofoltäig organig â gorchudd dwy ochr, cafodd y ddau gell ffotofoltäig organig eu trochi mewn dŵr am 120 munud, daethpwyd i'r casgliad bod pŵer y gell ffotofoltäig organig sy'n sefyll ar ei ben ei hun yn lleihau'r effeithlonrwydd trosi yn unig gan 5.4% Gostyngodd celloedd 20.8% [5].
Ffigur 1. Effeithlonrwydd trosi pŵer normaleiddio fel swyddogaeth trochi time.The bariau gwall ar y graff cynrychioli'r gwyriad safonol normaleiddio gan y cymedr yr effeithlonrwydd trosi pŵer cychwynnol ym mhob strwythur [5].
Mae Ffigur 2 yn darlunio datblygiad arall ym Mhrifysgol Nottingham Trent, cell solar fach y gellir ei hymgorffori mewn edafedd, sydd wedyn yn cael ei phlethu i mewn i decstilau [2]. Mae pob batri sydd wedi'i gynnwys yn y cynnyrch yn bodloni meini prawf penodol ar gyfer defnyddio, megis gofynion 3mm o hyd a 1.5mm o led[2].Mae pob uned wedi'i lamineiddio gyda resin gwrth-ddŵr i ganiatáu golchi dillad yn yr ystafell olchi dillad neu oherwydd y tywydd [2]. Mae'r batris hefyd wedi'u teilwra ar gyfer cysur, ac mae pob un wedi'i osod mewn a ffordd nad yw'n ymwthio allan nac yn llidro croen y gwisgwr. Mewn ymchwil bellach, canfuwyd y gall darn bach o ddillad tebyg i ddarn 5cm^2 o ffabrig gynnwys ychydig dros 200 o gelloedd, yn ddelfrydol yn cynhyrchu 2.5 - 10 folt o egni, a dod i'r casgliad mai dim ond 2000 o gelloedd sydd. Mae angen i gelloedd wefru ffonau clyfar [2].
Ffigur 2. Micro gelloedd solar 3 mm o hyd a 1.5 mm o led (llun trwy garedigrwydd Prifysgol Nottingham Trent) [2].
Mae ffabrigau ffotofoltäig yn asio dau bolymer ysgafn a chost isel i greu tecstilau sy'n cynhyrchu ynni. Y cyntaf o'r ddwy gydran yw microgell solar, sy'n cynaeafu ynni o olau'r haul, ac mae'r ail yn cynnwys nanogenerator, sy'n trosi ynni mecanyddol yn drydan [ 6]. Mae rhan ffotofoltäig y ffabrig yn cynnwys ffibrau polymer, sydd wedyn yn cael eu gorchuddio â haenau o fanganîs, sinc ocsid (deunydd ffotofoltäig), ac ïodid copr (ar gyfer casglu tâl) [6]. Yna caiff y celloedd eu gwehyddu ynghyd â gwifren gopr fach a'i hintegreiddio i'r dilledyn.
Mae'r gyfrinach y tu ôl i'r datblygiadau arloesol hyn yn gorwedd yn yr electrodau tryloyw o ddyfeisiau ffotofoltäig hyblyg. Mae electrodau dargludol tryloyw yn un o'r cydrannau ar gelloedd ffotofoltäig sy'n caniatáu i olau fynd i mewn i'r gell, gan gynyddu'r gyfradd casglu golau. Defnyddir tun ocsid wedi'i dopio gan Indium (ITO) i fabricate electrodau tryloyw hyn, sy'n cael ei ddefnyddio ar gyfer ei dryloywder delfrydol (> 80%) a gwrthiant da dalen yn ogystal â sefydlogrwydd amgylcheddol rhagorol [7]. trwch ynghyd â thryloywder a gwrthiant yn gwneud y mwyaf o ganlyniadau'r electrodau [7]. Bydd unrhyw amrywiadau yn y gymhareb yn effeithio'n negyddol ar yr electrodau ac felly'r performance.For enghraifft, mae cynyddu trwch yr electrod yn lleihau tryloywder a gwrthiant, gan arwain at ddiraddiad perfformiad. Fodd bynnag, mae ITO yn adnodd cyfyngedig sy'n cael ei ddefnyddio'n gyflym. Mae ymchwil wedi bod yn mynd rhagddo i ddod o hyd i ddewis arall sydd nid yn unig yn cyflawniITO, ond disgwylir iddo ragori ar berfformiad ITO [7].
Mae deunyddiau fel swbstradau polymer sydd wedi'u haddasu ag ocsidau dargludol tryloyw wedi dod yn fwy poblogaidd hyd yn hyn. Yn anffodus, dangoswyd bod y swbstradau hyn yn frau, yn stiff ac yn drwm, sy'n lleihau hyblygrwydd a pherfformiad yn fawr [7]. defnyddio celloedd solar hyblyg tebyg i ffibr fel electrod. Mae batri ffibrog yn cynnwys electrod a dwy wifren fetel benodol sy'n cael eu troelli a'u cyfuno â deunydd gweithredol i ddisodli'r electrod [7]. Mae celloedd solar wedi dangos addewid oherwydd eu pwysau ysgafn , ond y broblem yw'r diffyg ardal gyswllt rhwng y gwifrau metel, sy'n lleihau'r ardal gyswllt ac felly'n arwain at berfformiad ffotofoltäig diraddedig [7].
Mae ffactorau amgylcheddol hefyd yn gymhelliant mawr ar gyfer ymchwil parhaus.Ar hyn o bryd, mae'r byd yn dibynnu'n fawr ar ffynonellau ynni anadnewyddadwy fel tanwydd ffosil, glo ac olew. Symud y ffocws o ffynonellau ynni anadnewyddadwy i ffynonellau ynni adnewyddadwy, gan gynnwys ynni'r haul, yn fuddsoddiad angenrheidiol ar gyfer y dyfodol. Bob dydd mae miliynau o bobl yn gwefru eu ffonau, cyfrifiaduron, gliniaduron, smartwatches a phob dyfais electronig, a gall defnyddio ein ffabrigau i wefru'r dyfeisiau hyn dim ond drwy gerdded leihau ein defnydd o danwydd ffosil. yn ddibwys ar raddfa fach o 1 neu hyd yn oed 500 o bobl, o’i raddfa hyd at ddegau o filiynau gallai leihau ein defnydd o danwydd ffosil yn sylweddol.
Gwyddys bod paneli solar mewn gweithfeydd pŵer solar, gan gynnwys y rhai sydd wedi'u gosod ar ben tai, yn helpu i ddefnyddio ynni adnewyddadwy a lleihau'r defnydd o danwydd ffosil, sy'n dal i gael eu defnyddio'n helaeth.America.Un o'r problemau mawr i'r diwydiant yw cael tir i adeiladu'r ffermydd hyn.Dim ond nifer penodol o baneli solar y gall cartref cyffredin eu cynnal, ac mae nifer y ffermydd solar yn gyfyngedig. a photensial cyfleoedd eraill ar y tir, megis busnesau newydd.Mae yna nifer fawr o osodiadau paneli ffotofoltäig fel y bo'r angen a all gynhyrchu llawer iawn o drydan yn ddiweddar, a phrif fantais ffermydd solar arnofiol yw lleihau costau [8]. ni ddefnyddir tir, nid oes angen poeni am gostau gosod ar ben tai ac adeiladau. Mae'r holl ffermydd solar arnofiol y gwyddys amdanynt ar hyn o bryd wedi'u lleoli ar gyrff dŵr artiffisial, ac yn y dyfodol mae'n is posibl gosod y ffermydd hyn ar gyrff dŵr naturiol.Mae gan gronfeydd dŵr artiffisial lawer o fanteision nad ydynt yn gyffredin yn y môr [9].Mae cronfeydd dŵr o waith dyn yn hawdd i'w rheoli, a chyda seilwaith a ffyrdd blaenorol, gellir gosod ffermydd yn syml. Dangoswyd hefyd bod ffermydd solar arnofiol yn fwy cynhyrchiol na ffermydd solar ar y tir oherwydd amrywiadau tymheredd rhwng dŵr a thir [9].Oherwydd y gwres dŵr penodol uchel, mae tymheredd wyneb y tir yn gyffredinol uwch na thymheredd cyrff dŵr, a dangoswyd bod tymheredd uchel yn effeithio'n negyddol ar y perfformiad cyfraddau trosi paneli solar.Er nad yw tymheredd yn rheoli faint o olau haul y mae panel yn ei dderbyn, mae'n effeithio ar faint o ynni a gewch o olau'r haul. cyflwr gorffwys, ac yna pan fydd golau'r haul yn taro, byddant yn cyrraedd cyflwr cynhyrfus [10].Y gwahaniaeth rhwng y cyflwr gorffwys a'r cyflwr cynhyrfus yw faint o egni a gynhyrchir yn y foltedd. Nid yn unig y gall sunlight cyffroi'r electronau hyn, ond gall hefyd heat.Os yw'r gwres o amgylch y panel solar yn bywiogi'r electronau a'u rhoi mewn cyflwr cynhyrfus isel, ni fydd y foltedd mor fawr pan fydd golau'r haul yn taro'r panel [10].Since land absorbs and allyrru gwres yn haws na dŵr, mae'r electronau mewn panel solar ar dir yn debygol o fod mewn cyflwr cynhyrfus uwch, ac yna mae'r panel solar wedi ei leoli ar neu'n agos at gorff o ddŵr sy'n oerach. Mae ymchwil pellach wedi profi bod yr effaith oeri o mae’r dŵr o amgylch y paneli arnofio yn helpu i gynhyrchu 12.5% yn fwy o ynni nag ar dir [9].
Hyd yn hyn, dim ond 1% o anghenion ynni America y mae paneli solar yn eu bodloni, ond pe bai'r ffermydd solar hyn yn cael eu plannu ar hyd at chwarter y cronfeydd dŵr a wnaed gan ddyn, byddai paneli solar yn cwrdd â bron i 10% o anghenion ynni America.In Colorado, lle bo'r angen cyflwynwyd paneli cyn gynted â phosibl, collodd dwy gronfa ddŵr fawr yn Colorado lawer o ddŵr oherwydd anweddiad, ond trwy osod y paneli arnofiol hyn, rhwystrwyd y cronfeydd dŵr rhag sychu a chynhyrchwyd trydan [11]. Hyd yn oed un y cant o ddyn - byddai cronfeydd dŵr wedi'u gwneud â ffermydd solar yn ddigon i gynhyrchu o leiaf 400 gigawat o drydan, digon i bweru 44 biliwn o fylbiau golau LED am dros flwyddyn.
Mae Ffigur 4a yn dangos y cynnydd pŵer a ddarperir gan y gell solar fel y bo'r angen mewn perthynas â Ffigur 4b.Er na fu llawer o ffermydd solar arnofiol yn ystod y degawd diwethaf, maent yn dal i wneud gwahaniaeth mor fawr o ran cynhyrchu pŵer.Yn y dyfodol, pan fydd ffermydd solar fel y bo'r angen dod yn fwy niferus, dywedir bod cyfanswm yr ynni a gynhyrchir yn treblu o 0.5TW yn 2018 i 1.1TW erbyn diwedd 2022.[12].
A siarad yn amgylcheddol, mae'r ffermydd solar arnofiol hyn yn fuddiol iawn mewn llawer o ffyrdd.Yn ogystal â lleihau dibyniaeth ar danwydd ffosil, mae ffermydd solar hefyd yn lleihau faint o aer a golau haul sy'n cyrraedd wyneb y dŵr, a all helpu i wrthdroi newid yn yr hinsawdd Gallai fferm sy'n lleihau cyflymder y gwynt a golau haul uniongyrchol yn taro wyneb y dŵr o leiaf 10% wrthbwyso degawd llawn o gynhesu byd-eang [9]. O ran bioamrywiaeth ac ecoleg, nid yw'n ymddangos bod unrhyw effeithiau negyddol mawr i'w canfod. Mae'r paneli'n atal gwynt uchel gweithgaredd ar wyneb y dŵr, a thrwy hynny leihau erydiad ar lan yr afon, gan warchod ac ysgogi llystyfiant.[13]. cael ei foddi o dan baneli ffotofoltäig i gefnogi bywyd morol o bosibl.[13].Un o brif bryderon ymchwil barhaus yw'r effaith bosibl ar y gadwyn fwyd oherwydd gosod seilwaith megispaneli ffotofoltäig ar ddŵr agored yn hytrach na chronfeydd o waith dyn.Wrth i lai o olau'r haul fynd i mewn i'r dyfroedd, mae'n achosi gostyngiad yng nghyfradd ffotosynthesis, gan arwain at golled enfawr o ffytoplancton a macroffytau.Gyda gostyngiad yn y planhigion hyn, yr effaith ar anifeiliaid yn is yn y gadwyn fwyd, ac ati, yn arwain at gymorthdaliadau ar gyfer organebau dyfrol [14]. Er nad yw wedi digwydd eto, gallai hyn atal difrod posibl pellach i'r ecosystem, anfantais fawr o ffermydd solar arnofiol.
Gan mai'r haul yw ein ffynhonnell ynni fwyaf, gall fod yn anodd dod o hyd i ffyrdd o harneisio'r ynni hwn a'i ddefnyddio yn ein cymunedau. Mae technolegau ac arloesiadau newydd sydd ar gael bob dydd yn gwneud hyn yn bosibl. i brynu neu fel y bo'r angen ffermydd solar i ymweld ar hyn o bryd, nid yw hynny'n newid y ffaith nad oes gan y dechnoleg botensial enfawr neu ddyfodol disglair. Mae gan gelloedd solar arnofiol ffordd bell i fynd mewn ystyr bywyd gwyllt i fod mor gyffredin â paneli solar ar ben cartrefi.Mae gan gelloedd solar Gwisgadwy ffordd bell i fynd cyn iddynt ddod mor gyffredin â'r dillad rydym yn eu gwisgo bob dydd.Yn y dyfodol, disgwylir i gelloedd solar gael eu defnyddio mewn bywyd bob dydd heb orfod cael eu cuddio rhwng ein dillad.Wrth i dechnoleg ddatblygu yn y degawdau i ddod, mae potensial y diwydiant solar yn ddiddiwedd.
Ynglŷn â Raj Shah Mae Dr Raj Shah yn gyfarwyddwr Cwmni Offerynnau Koehler yn Efrog Newydd, lle mae wedi gweithio ers 27 mlynedd. Mae'n gymrawd a etholwyd gan ei gydweithwyr yn IChemE, CMI, STLE, AIC, NLGI, INSMTC, Institute of Ffiseg, Sefydliad Ymchwil Ynni a'r Gymdeithas Gemeg Frenhinol. Yn ddiweddar, cyd-olygodd Dr Shah, sydd wedi derbyn Gwobr Eagle ASTM, y “Fuels and Lubricants Handbook,” sydd wedi gwerthu orau, sydd ar gael yn Llawlyfr Tanwydd ac Ireidiau Disgwyliedig Hir ASTM, 2il Argraffiad – Gorffennaf 15, 2020 - David Phillips - Erthygl Newyddion y Diwydiant Petro - Petro Online (petro-online.com)
Mae gan Dr. Shah PhD mewn Peirianneg Gemegol o Brifysgol Talaith Penn ac yn Gymrawd o'r Ysgol Rheolaeth Siartredig, Llundain.Mae hefyd yn Wyddonydd Siartredig y Cyngor Gwyddonol, yn Beiriannydd Petroliwm Siartredig y Sefydliad Ynni ac yn Gyngor Peirianneg y DU.Anrhydeddwyd Shah yn ddiweddar yn Beiriannydd Nodedig gan Tau beta Pi, y gymdeithas beirianneg fwyaf yn yr Unol Daleithiau. Mae ar fyrddau cynghori Prifysgol Farmingdale (Technoleg Fecanyddol), Prifysgol Auburn (Tribology), a Phrifysgol Stony Brook (Peirianneg Gemegol/ Gwyddor Deunyddiau a Pheirianneg).
Mae Raj yn athro atodol yn yr Adran Gwyddor Deunyddiau a Pheirianneg Gemegol yn SUNY Stony Brook, mae wedi cyhoeddi dros 475 o erthyglau ac wedi bod yn weithgar yn y maes ynni ers dros 3 blynedd. Ceir rhagor o wybodaeth am Raj yn Cyfarwyddwr Cwmni Offeryn Koehler ethol yn Gymrawd yn Sefydliad Rhyngwladol Ffiseg Petro Online (petro-online.com)
Mae Ms. Mariz Baslious a Mr Blerim Gashi yn fyfyrwyr peirianneg gemegol yn SUNY, ac mae Dr Raj Shah yn cadeirio bwrdd cynghori allanol y brifysgol. Mae Mariz a Blerim yn rhan o raglen interniaeth gynyddol yn Koehler Instrument, Inc. yn Holtzville, NY, sy'n yn annog myfyrwyr i ddysgu mwy am fyd technolegau ynni amgen.
Amser post: Chwefror-12-2022
