Cume a civilizazione cresce, l'energia necessaria per sustene u nostru modu di vita aumenta ogni ghjornu, chì ci impone di truvà modi novi è innovatori per sfruttà e nostre risorse rinnuvevuli, cum'è a luce di u sole, per creà più energia per a nostra sucetà per continuà u Progressu.
A luce di u sole hà furnitu è permessu a vita in u nostru pianeta per seculi. Sia direttamente o indirettamente, u sole permette a generazione di quasi tutte e fonti d'energia cunnisciute cum'è i combustibili fossili, l'idro, u ventu, a biomassa, etc. Mentre a civiltà cresce, l'energia necessaria per sustene. u nostru modu di vita aumenta ogni ghjornu, chì ci impone di truvà modi novi è innovatori per sfruttà e nostre risorse rinnuvevuli, cum'è a luce di u sole, per creà più energia per a nostra sucetà per continuà u Prugressu.
Finu à u mondu anticu, avemu pussutu sopravvive à l'energia solare, utilizendu a luce di u sole cum'è una fonte d'energia urigginata in edifici custruiti più di 6 000 anni fà, orientendu a casa in modu chì a luce di u sole passa per aperture chì facenu cum'è una forma di riscaldamentu. .Migliaia d'anni dopu, l'Egiziani è i Grechi anu utilizatu a listessa tecnica per mantene e so case fresche durante l'estate, pruteggenduli da u sole [1].Grandi finestre uniculi sò aduprate cum'è finestri termali solari, chì permettenu u calore da u sole per entra, ma trapping. u calore in l'internu. A luce di u sole ùn era micca solu essenziale per u calore chì pruducia in u mondu anticu, ma era ancu utilizatu per priservà è priservà l'alimentu per via di u salinu. in piscine sulari [1].In u tardu Rinascimentu, Leonardo da Vinci pruposti a prima applicazione industriale di concentrators sulari specchiu cuncavi cum'è riscaldatori d'acqua, è più tardi Leonardo prupostu dinù a tecnulugia di saldatura copper usendu a radiazione solare è chì permettenu suluzioni tecniche per eseguisce machini tessili [1].Pronto durante a Rivuluzione Industriale, W. Adams hà criatu ciò chì hè issa chjamatu fornu sulari. Stu fornu hà ottu specchi simmetrici di vetru d'argentu chì formanu un riflettore ottagonale. cuncintrata da specchi in una scatula di legnu cuperta di vetru induve a pignatta serà piazzata è lasciate bollire [1]. Avanzate veloce di qualchì centu anni è u mutore di vapuri solare hè stata custruita versu u 1882 [1]. Abel Pifre hà utilizatu un specchiu cuncavu 3,5. m di diàmitru è fucalizza nantu à una caldaia a vapore cilindrica chì pruducia abbastanza putenza per guidà a stampa.
In u 2004, a prima pianta di energia solare cuncentrata cummerciale in u mondu chjamatu Planta Solar 10 hè stata stabilita in Siviglia, Spagna. A luce di u sole hè riflessa nantu à una torre di circa 624 metri, induve i ricevitori solari sò stallati cù turbine di vapore è generatori. Questu hè capaci di generà energia. per alimentà più di 5,500 case.Quasi un decenniu dopu, in u 2014, a più grande centrale solare di u mondu hà apertu in California, USA.A pianta hà utilizatu più di 300,000 specchi cuntrullati è hà permessu a pruduzzione di 377 megawatt d'electricità per alimentà circa 140,000 case. 1].
Ùn sò solu i fabbriche chì sò custruiti è utilizati, ma i cunsumatori in i magazzini di vendita al dettaglio creanu ancu novi tecnulugii. I pannelli solari anu fattu u so debut, è ancu i vitture solari sò ghjunti in ghjocu, ma unu di l'ultimi sviluppi chì anu da esse annunziatu hè un novu sulari. powered wearable technology.By integrendu una cunnessione USB o altri dispositi, permette a cunnessione da a robba à i dispositi cum'è fonti, telefoni è cuffie, chì ponu esse caricate in viaghju. L'Istitutu è l'Industrie Torah anu descrittu u sviluppu di una cellula solare organica fina chì stampava a ropa nantu à a ropa, chì permette à a cellula di assorbe l'energia solare è l'utilizanu cum'è fonte di energia [2] ]. stabilità è flessibilità finu à 120 ° C [2]. I membri di u gruppu di ricerca basanu cellule fotovoltaiche organiche nantu à un materiale chjamatu PNTz4T [3].PNTz4T hè un polimeru semiconduttore sviluppatu prima da Riken per un eccellente en.stabilità ambientale è efficienza di cunversione d'alta putenza, tandu i dui lati di a cellula sò cuparti di elastomeru, un materiale simili à gomma [3].In u prucessu, anu utilizatu dui elastomeri acrilichi pre-stretched 500-micron-grossi chì permettenu a luce per entre. a cellula, ma impedisce l'acqua è l'aria di entre in a cellula. L'usu di questu elastomeru aiuta à riduce a degradazione di a bateria stessu è allargà a so vita [3].
Unu di i svantaghji più notevuli di l'industria hè l'acqua. A degenerazione di queste cellule pò esse causata da una varietà di fatturi, ma u più grande hè l'acqua, u nemicu cumuni di qualsiasi tecnulugia. di cellule fotovoltaiche organiche [4]. Mentre pudete evità di ottene l'acqua in u vostru urdinatore o in u telefunu in a maiò parte di i casi, ùn pudete micca evità cù i vostri vestiti. Ch'ella sia pioggia o una lavatrice, l'acqua hè inevitabbile. cellula fotovoltaica organica free-standing è a cellula fotovoltaica organica rivestita à doppia faccia, tramindui cellule fotovoltaica organica sò stati immersi in acqua per 120 minuti, hè statu cunclusu chì u putere di a cellula fotovoltaica organica free-standing era L'efficienza di cunversione hè solu ridutta da 5,4%.Cellu hè diminuitu da 20,8% [5].
Figura 1. Efficienza di cunversione di putenza nurmalizata cum'è una funzione di u tempu d'immersione. I bars d'errore nantu à u graficu rapprisentanu a deviazione standard normalizzata da a media di l'efficienza di cunversione di putenza iniziale in ogni struttura [5].
A figura 2 mostra un altru sviluppu in l'Università di Nottingham Trent, una cellula solare in miniatura chì pò esse incrustata in un filatu, chì hè poi tessuta in un tessili [2].Ogni bateria inclusa in u pruduttu risponde à certi criterii per l'usu, cum'è i requisiti di l'usu. 3 mm di longu è 1,5 mm di larghezza [2]. Ogni unità hè laminata cù una resina impermeable per permette di lavà a lavanderia in a lavanderia o per via di u clima [2]. E batterie sò ancu adattate per cunsulazione, è ognunu hè muntatu in un manera chì ùn protrude o irritate a pelle di l'usu.In più ricerca hè statu trovu chì in un picculu pezzu di vestiti simili à una seccione 5cm ^ 2 di tela pò cuntene pocu più di 200 cellule, idealmente pruducia 2,5 - 10 volts di energia, è cunclusu chì ci sò solu 2000 cellule Cellule bisognu di pudè carricà smartphones [2].
Figura 2. Micro cellule solari 3 mm long and 1,5 mm wide (foto courtesy of Nottingham Trent University) [2].
Tessuti fotovoltaici fusione dui polimeri ligeri è low-cost per creà tessili chì generanu energia. U primu di i dui cumpunenti hè una micro cellula solare, chì coglie l'energia da a luce di u sole, è u sicondu hè custituitu da un nanogeneratore, chì cunverte l'energia meccanica in electricità. 6]. A parte fotovoltaica di u tessulu hè custituita da fibre di polimeru, chì sò poi rivestiti cù strati di manganese, ossidu di zincu (un materiale fotovoltaicu) è iodu di ramu (per a cullizzioni di carica) [6]. E cellule sò tandu intrecciate cù un filu di ramu minuscule è integratu in a robba.
U sicretu daretu à sti innovazioni si trova in l'elettrodi trasparenti di i dispositi fotovoltaici flexibles. L'elettrodi conduttori trasparenti sò unu di i cumpunenti nantu à e cellule fotovoltaiche chì permettenu a luce per entra in a cellula, aumentendu a rata di cullizzioni di luce. per fabricà questi elettrodi trasparenti, chì hè utilizatu per a so trasparenza ideale (> 80%) è una bona resistenza di foglia è una stabilità ambientale eccellente [7]. L'ITO hè cruciale perchè tutti i so cumpunenti sò in proporzioni quasi perfette. spessore cumminata cù a trasparenza è a resistenza maximizes i risultati di l'elettrodi [7]. Qualchese fluttuazioni in u rapportu affettaranu negativamente l'elettrodi è cusì u rendiment. In ogni casu, ITO hè una risorsa finita chì hè rapidamenti cunsumata. A ricerca hè stata cuntinuva per truvà una alternativa chì ùn solu ottene.ITO, ma hè previstu di superà a prestazione di ITO [7].
Materiali cum'è i sustrati polimeri chì sò stati mudificati cù ossidi conduttivi trasparenti anu crisciutu in pupularità finu à avà. Sfortunatamente, sti sustrati sò stati dimustrati per esse fragili, rigidi è pisanti, chì riduce assai a flessibilità è u rendiment [7]. aduprendu cellule solari flexibles cum'è fibre cum'è rimpiazzazioni di l'elettrodi. Una batteria fibrua hè custituita da un elettrodu è dui fili metallichi distinti chì sò torciati è cumminati cù un materiale attivu per rimpiazzà l'elettrodu [7]. I celi solari anu dimustratu prumessa per via di u so pesu ligeru. , ma u prublema hè a mancanza di l'area di cuntattu trà i fili metallichi, chì reduce l'area di cuntattu è cusì risultatu in un rendimentu fotovoltaicu degradatu [7].
I fatturi ambientali sò ancu un grande motivatore per a ricerca cuntinuata. Attualmente, u mondu s'appoghja assai nantu à e fonti d'energia non rinnuvevuli, cum'è i combustibili fossili, u carbone è l'oliu. hè un investimentu necessariu per l'avvene. Ogni ghjornu milioni di persone caricanu i so telefoni, l'urdinatori, i laptops, i smartwatches è tutti i dispositi elettronici, è l'usu di i nostri tessuti per carricà sti dispusitivi solu camminendu pò riduce u nostru usu di carburanti fossili. triviale nantu à una piccula scala di 1 o ancu 500 persone, quandu scala à decine di milioni puderia riduce significativamente u nostru usu di carburanti fossili.
I pannelli solari in e centrali solari, cumpresi quelli chì sò muntati nantu à e case, sò cunnisciuti per aiutà à utilizà l'energia rinnuvevule è à riduce l'usu di i combustibili fossili, chì sò sempre assai usati. custruì sti splutazioni.Una famiglia media pò sustene solu un certu nùmeru di pannelli solari, è u nùmeru di splutazioni solari hè limitatu.In i zoni cù ampiu spaziu, a maiò parte di a ghjente hè sempre esitante à custruisce una nova centrale solare perchè ferma permanentemente a pussibilità. è u putenziale di altre opportunità nantu à a terra, cum'è novi imprese. Ci hè un gran numaru di installazioni di pannelli fotovoltaici flottanti chì ponu generà grandi quantità di electricità recentemente, è u benefiziu principale di splutazioni solari flottanti hè a riduzzione di costu [8]. A terra ùn hè micca utilizata, ùn ci hè micca bisognu di preoccupassi di i costi di stallazione nantu à e case è edifizii. Tutti i splutazioni solari flottanti attualmente cunnisciuti sò situati nantu à corpi d'acqua artificiali, è in u futuru.Hè pussibule di mette sti splutazioni nantu à i corpi d'acqua naturali.I reservoirs artificiali anu assai vantaghji chì ùn sò micca cumuni in l'oceanu [9]. I reservoirs fatti da l'omu sò faciuli di gestisce, è cù l'infrastruttura è e strade precedenti, l'agricultori ponu esse installati simpliciamente. L'agricultori solari flottanti sò ancu dimustrati per esse più pruduttivi cà. splutazioni solari terrestri per via di variazioni di temperatura trà l'acqua è a terra [9].Due à l'altu caldu specificu di l'acqua, a temperatura di a superficia di a terra hè generalmente più altu ch'è quella di i corpi d'acqua, è e alte temperature sò state dimustrate per affettà negativamente l'acqua. prestazioni di i tassi di cunversione di u pannellu solare. Mentre a temperatura ùn cuntrola micca a quantità di luce di u sole chì riceve un pannellu, affetta a quantità di energia chì riceve da a luce di u sole. un statu di riposu, è tandu quandu u sole di u sole, ghjunghjeranu à un statu eccitatu [10]. A diffarenza trà u statu di riposu è u statu eccitatu hè quantu energia hè generata in u voltage.Not solu pò sunlig.ht excite sti elettroni, ma cusì ponu heat.If u calore intornu à u panel solar energizes l'elettroni è li mette in un statu bassu eccitati, a tensione ùn serà micca grande quandu a luce di u sole culpisce u pannellu [10].Dapoi a terra assorbe è emette. calore più faciuli cà acqua, l 'elettroni in un panel solare nantu à a terra sò prubabile di esse in un statu supiriuri excited, è tandu u panel solar hè situatu nant'à o vicinu à un corpu di acqua chì hè cooler. l'acqua intornu à i pannelli flottanti aiuta à generà 12,5% più energia cà in terra [9].
Finu a ora, i pannelli solari ncontranu solu 1% di i bisogni energetichi di l'America, ma se sti splutazioni solari sò stati piantati nantu à un quartu di i serbatoi d'acqua artificiali, i pannelli solari rispondenu à quasi 10% di i bisogni energetichi di l'America. I pannelli sò stati introdotti u più prestu pussibule, dui grandi reservoirs d'acqua in Colorado anu persu assai acqua per via di l'evaporazione, ma installendu questi pannelli flottanti, i reservoirs sò stati impediti di secca è l'electricità hè stata generata [11].Ancu unu per centu di l'omu. -fatti reservoirs dotati di splutazioni solari saria abbastanza à generà almenu 400 gigawatts di elettricità, abbastanza à alimentà 44 miliardi lampadine LED per più di un annu.
A figura 4a mostra l'aumentu di putenza furnita da a cellula solare flottante in relazione à a figura 4b. Mentre ci sò stati pochi splutazioni solari flottanti in l'ultimi decennii, anu sempre una grande diferenza in a generazione di energia. Diventa più abbundante, l'energia tutale prudutta si dice chì triplica da 0.5TW in 2018 à 1.1TW à a fine di 2022.[12].
In quantu à l'ambiente, sti splutazioni solari flottanti sò assai benefizii in parechje manere. In più di riduce a dipendenza da i combustibili fossili, l'agricultori solari riducenu ancu a quantità di l'aria è u sole chì ghjunghjenu à a superficia di l'acqua, chì pò aiutà à riversà u cambiamentu climaticu [9]. A splutazioni chì riduce a velocità di u ventu è a luce diretta di u sole chì colpisce a superficia di l'acqua da almenu 10% puderia cumpensà una dicada completa di riscaldamentu glubale [9].In termini di biodiversità è ecologia, ùn pare micca esse trovu grandi impatti negativi. I pannelli impediscenu u ventu altu. l'attività nantu à a superficia di l'acqua, riducendu cusì l'erosione nantu à a riva di u fiumu, prutegge è stimulà a vegetazione.[13].Ùn ci sò risultati definitivi nantu à l'affetta di a vita marina, ma misure cum'è a bio-cabana piena di cunchiglia creata da Ecocean anu fattu. hè statu sottumessu sottu à pannelli fotovoltaici per sustene a vita marina.[13].Una di e principali preoccupazioni di a ricerca in corso hè l'impattu potenziale nantu à a catena alimentaria per via di a stallazione di infrastruttura cum'èpannelli fotovoltaici nantu à l'acqua aperta piuttostu cà i reservoirs fatti da l'omu. Cum'è menu di u sole entra in l'acqua, pruvucarà una riduzzione di u ritmu di fotosintesi, risultatu in una perdita massiva di fitoplancton è macrophytes. più bassu in a catena alimentaria, etc., porta à sussidi per l'organisimi aquatichi [14]. Ancu s'ellu ùn hè micca accadutu ancu, questu puderia prevene più dannu potenziale à l'ecosistema, un svantaghju maiò di e splutazioni solari flottanti.
Siccomu u sole hè a nostra più grande fonte d'energia, pò esse difficiule di truvà modi per sfruttà sta energia è l'utilizanu in e nostre cumunità. Nuvelle tecnulugie è innuvazioni dispunibuli ogni ghjornu facenu questu pussibule. Mentre ùn ci sò micca assai vistimenti purtati cù energia solare. per cumprà o flottante solar farms per visità avà, chì ùn cambia micca u fattu chì a tecnulugia ùn hà micca un putenziale enormu o un futuru brillanti. E cellule solari flottanti anu una longa strada per andà in un sensu di a fauna salvatica per esse cum'è cumuna cum'è pannelli solari nantu à a cima di e case.Celluli sulari Wearable anu una longa strada per andà prima di diventà cum'è cumunu cum'è i vestiti chì purtamu ogni ghjornu. clothes.As ticnoluggìa dâ avanzata in i decennii chì venenu, u putenziale di l'industria sulari hè infinitu.
Circa Raj Shah U Dr Raj Shah hè un direttore di a Koehler Instrument Company in New York, induve hà travagliatu da 27 anni. Fisica, Istitutu di Ricerca di l'Energia è a Royal Society of Chemistry. U destinatariu di u Premiu ASTM Eagle, Dr Shah hà recentemente coeditutu u più vendutu "Manuale di Carburanti è Lubrificanti", i dettagli dispunibuli in l'ASTM's Long Awaited Fuels and Lubricants Handbook, 2nd Edition - July 15, 2020 - David Phillips - Articulu di News Petro Industry - Petro Online (petro-online.com)
U Dr Shah hà un PhD in Ingegneria Chimica da a Penn State University è un Fellow di a Chartered School of Management, Londra.Hè ancu un Scientist Chartered di u Cunsigliu Scientificu, un Chartered Petroleum Engineer di l'Istitutu di l'Energia è un Cunsigliu di Ingegneria di u Regnu Unitu.Shah hè statu recentemente onoratu cum'è Ingegnere Distinguished da Tau beta Pi, a più grande sucietà di ingegneria in i Stati Uniti. Hè nantu à i cunsiglii consultivi di l'Università Farmingdale (Tecnulugia Meccanica), l'Università Auburn (Tribologia) è l'Università Stony Brook (Ingegneria Chimica/). Scienza è Ingegneria di i Materiali).
Raj hè un prufessore adjunt in u Dipartimentu di Scienza di Materiali è Ingegneria Chimica in SUNY Stony Brook, hà publicatu più di 475 articuli è hè statu attivu in u campu di l'energia per più di 3 anni. Più infurmazione nantu à Raj pò esse truvata à u Direttore di Koehler Instrument Company. elettu cum'è Fellow à l'Istitutu Internaziunale di Fisica Petro Online (petro-online.com)
A Sra Mariz Baslious è u Signore Blerim Gashi sò studienti di ingegneria chimica in SUNY, è u Dr Raj Shah preside u cunsigliu di cunsigliu esternu di l'università. incuragisce i studienti à amparà di più nantu à u mondu di e tecnulugia di l'energia alternativa.
Tempu di Postu: Feb-12-2022
