30 мая 2008 г.

В будущем устройства Apple перейдут на "солнечную тягу"

Не исключено, что будущие мобильные телефоны и карманные плееры компании Apple будут оснащаться солнечными батареями. По крайней мере, на сайте Управления США по патентам и торговым маркам (USPTO) от имени сотрудников Apple опубликована патентная заявка на "солнечные элементы для портативных устройств".

Солнечные батареи могут использоваться с целью подзарядки основного аккумулятора мобильного устройства, например, ноутбука или смартфона. Внешние зарядные устройства, работающие на солнечной энергии уже существуют, однако широкого практического применения пока не нашли. Отчасти это объясняется тем, что далеко не все хотят отягощать свои карманы лишним грузом.

Apple предлагает встраивать солнечные элементы непосредственно в корпус гаджетов. Предполагается, что солнечная батарея будет размещаться между полупрозрачным дисплеем и печатной платой портативного устройства. Таким образом, наличие солнечной батарей никак не отразится на внешнем виде гаджета, и вместе с тем увеличится время автономной работы мобильного устройства.

Кстати, нужно заметить, что ранее похожую методику уже запатентовала компания Motorola. Впрочем, о том, как скоро мобильные телефоны, плееры и прочие гаджеты с интегрированными солнечными батареями могут появиться на рынке, Motorola и Apple пока умалчивают.

29 мая 2008 г.

Солнечная энергия из пластика

Главная проблема наземной фотовольтаики всего одна, но в рыночном плане пока почти смертельная: высокая цена в любой валюте за один ватт (пиковый) установленной мощности. И хотя цена эта стабильно снижается по мере роста производства, она всё равно остаётся слишком большой (раз в 5) по сравнению с ваттом «грязной» угольной электроэнергетики и не менее грязной мазутной.

Принято различать фотовольтаику неорганическую и органическую. Неорганические солнечные элементы (СЭ) изготаливают из Si, GaAs, CdTe или СuInGaSe2. Тогда как органические СЭ, естественно, изготавливают из органических веществ с непроизносимыми названиями, типа «1-(3-метоксикарбонил)-пропил-1-фенил-(6,6) С61». Понятно, что вся эта «полупроводниковая» органика в смысле КПД (4-5%) ни в коей мере не конкурент настоящим полупроводникам (от 16%).

Однако, в разы уступая по эффективности, пластики в десятки раз выигрывают по стоимости. А потребителю важна цена, и тут органика даст фору любому твёрдому полупроводнику. К примеру, «солнечный» зонтик, покрытый гибкими органическими низкоэффективными СЭ, вполне способен подзаряжать ваш мобильник прямо на пляже. А стоит он ненамного дороже обычного зонта.

Аналитики потребительского рынка уже прикинули, что для широкой коммерциализации органических СЭ надо, чтобы их КПД был больше 7%. И в этом отношении 2007 год стал одновременно и очень многообещающим и скандальным. Просто потому, что именно в прошлом году органическая фотовольтаика сделала несколько серьёзных заявок на своё место под солнцем. Рекорд следовал за рекордом, а Министерство энергетики США начало конкретно благоволить к соискателям миллионно-долларовых грантов, если они в своих заявках обещали сделать что-нибудь органически-гибкое и дешёвое, работающее от солнечного света.

Основная проблема состоит в том, что очень многие пластиково- фотовольтаические исследователи сплошь и рядом спешат с публикацией своих «рекордов», не проверив их, как следует. А это чревато подрывом доверия у инвесторов и венчурных капиталистов, которые уже вложили сотни миллионов долларов в это дело. Примечательно, что обе ведущие фирмы по пластиковой фотовольтаике (Konarka и Flextronics) прежде чем опубликовать рекламу своих очередных достижений, тестируют свои изделия в NREL.

Автор - С. Чикичев

26 мая 2008 г.

Солнечная батарея от IBM

Компания IBM сообщила о прорыве в технологии фотоэлектрических элементов, который может значительно снизить стоимость энергии, получаемой из солнечного света.

Для увеличения удельной мощности батарей исследователи применили линзу, которая позволяет собрать на поверхности полупроводникового элемента мощность до 230 Вт на каждый квадратный сантиметр. В результате с каждого квадратного сантиметра поверхности полупроводниковых элементов удается собрать электрический ток мощностью 70 Вт – это в пять раз выше, чем у самых современных солнечных батарей обычного типа.

Новая технология компании IBM получила название CPV (Concentrator PhotoVoltaics - фотоэлектрический концентратор). Использование таких концентраторов, как говорит руководитель проекта доктор Супратик Гуха (Supratik Guha), позволяет в 10 раз сократить число фотоэлектрических элементов при сохранении количества вырабатываемой энергии. Количество солнечной энергии, попадающей на фотоэлементы опытной системы, в 2300 раз превосходит условия обычного солнечного освещения в ясный день.

Одна из проблем, с которой исследователи столкнулись в ходе разработки своего фотоэлектрического концентратора, это нагрев самих фотоэлементов. В фокусе линзы температура оказалась такой, что плавилась даже нержавеющая сталь. Использование технологии отвода тепла в медные радиаторы с помощью пленки из жидкого сплава индия и галлия помогла снизить температуру батареи с 1600 до 85 градусов Цельсия. Эта технология уже используется компанией IBM для охлаждения сверхмощных микросхем и компьютеров.

Для серийного производства нового типа солнечных батарей потребуется недорогая и эффективная оптика вроде плоских линз Френеля, но эта задача выглядит вполне разрешимой. Солнечные концентраторы еще с 70-х годов XX века привлекают внимание ученых, но сегодня компании IBM впервые удалось обеспечить приемлемое охлаждение солнечных батарей, так что технология CPV теперь имеет все шансы на успех.

Источник

19 мая 2008 г.

Что нас ждет завтра. Сценарий пессимиста?

В последнем докладе ООН, посвященном борьбе с глобальным изменением климата, ученые спрогнозировали, что из-за катастрофически быстрого таяния ледников на планете уровень мирового океана к 2050 году может подняться в среднем на 90 сантиметров, вследствие чего под воду уйдут целые островные государства (например, Кирибати в Океании), а также части крупных островов, таких как, например, Великобритания ( доклад опубликован в декабре 2007 года).

По сценариям, просчитанным специалистами, при повышении средней температуры в местах расположения ледников всего на +2 С, две трети ледников Китая, в том числе расположенные на горном хребте Тянь-Шань, просто исчезнут. Гималайский ледник, который снабжает пресной водой 500 миллионов людей в долине реки Ганг в Индии (там находится крупнейший мегаполис — Калькутта с 12 млн. жителей) и Бангладеш, а также питает китайские реки Хуанхэ и Янцзы, ежегодно уменьшается в размере на 7%. Соседнему с Индией Непалу таяние огромных масс льда грозит лавинами и затоплениями. В Латинской Америке тропические ледники Анд за последние 35 лет сократились на 20—30%.А к 2100 году все ледники растают окончательно, предрекают специалисты. Причем вода, полученная в результате таяния, не пополнит запасы пресной, а утечет в моря, став соленой и непригодной к использованию.

Уже к 2050 году ситуация станет катастрофической для сотен миллионов землян, живущих вблизи океанских и морских берегов, часть из них ожидает вынужденное переселение, часть — жалкое голодное существование. Только в Африке количество голодающих может увеличиться на 75-200 миллионов человек. Потепление однозначно приведет к сокращениям на 30-50% урожая пшеницы, риса, кукурузы, сои, кофе и прочих культур. Несладко придется и Европе. Для Нидерландов, большая часть которых находится ниже уровня моря, подъем уровня воды может создать серьезные проблемы (там уже тратят миллиарды евро на укрепление дамб, защищающих от повышения уровня воды). Кроме того, под воду могут уйти китайский Шанхай и аргентинская столица Буэнос-Айрес.

Украинские ученые не верят, что кошмар наступит через полвека, но факт повышения среднегодовой температуры подтверждают. Ведущий украинский эксперт по вопросам глобального потепления, председатель Гидрометслужбы Вячеслав Липинский говорит, что ученые ООН уже готовят новый доклад, не такой тревожный, как предыдущий. Согласно ему, средний уровень воды в Мировом океане к концу века максимум поднимется на 59 см, а не на 90, как прогнозировалось ранее. Глобальная температура все же повысится в пределах 1,8—4 *С, а это весьма немало.

Потепление, которое за последние 100 лет не превысило даже +1С, уже привело к необратимым процессам и глобальным катаклизмам, от которых пострадали тысячи людей. К их числу относятся тайфуны, наводнения, бури и так называемые тепловые волны, приносящие аномальную жару и засухи. Одна из таких тепловых волн в 2005 году погубила 35 тысяч человек. В одной только Индии в 2005 году температура поднялась до +50 С. Если температура будет повышаться такими же темпами, к 2050 году человеческая смертность от перегрева удвоится, а к 2080 — утроится. По данным ООН, из-за потепления уже сегодня 344 млн. человек на земле подвергаются воздействию тропических циклонов, 521 млн. страдает от наводнений, 130 млн. переживают последствия засух, 2,3 млн. беззащитны перед оползнями.

По мнению ученых, работающих над проблемами глобального изменения климата, человечество в состоянии уменьшить количество испускаемых в атмосферу парниковых газов, причем участвовать в борьбе за выживание планеты может каждый. Что же нужно делать и во сколько обойдутся эти меры? Одним из предлагаемых авторами путей решения вопроса является использование энергии солнца. Если вы живете в доме, можно установить на крыше солнечные батареи. Система из батарей, аккумулятора и преобразователя, который в результате обеспечит вас напряжением в 220 В, обойдется в $3—5 тысяч. Про другие пути читайте здесь.
_____

Что будет, когда нефть подорожает до…

15 мая 2008 г.

Вооружаемся, господа!

В конце апреля американская компания Aurora Flight Sciences презентовала концепцию беспилотного летательного аппарата (БПЛА) «Одиссей» (Odysseus), сочетающего достоинства самолета и низкоорбитального спутника. По словам главного конструктора компании Боба Паркса, аппарат разрабатывается в рамках пентагоновской программы Vulture («Гриф-стервятник»). «Одиссей» должен будет выполнять беспосадочный полет в течение пяти лет на высоте 19,5–27 километров.

«Одиссей» будет иметь размах крыльев 50 м и массу 1350 кг. Аппарат может стартовать с обычной взлетно-посадочной полосы и совершать самостоятельный полет. На крейсерской высоте отдельные модули "Одиссея" могут автоматически состыковываться концами крыльев, образуя конструкцию длиной 150 метров. Эта конфигурация именуется «Z-крыло» (Z-wing), поскольку может складываться гармошкой. Таким образом, половина поверхность крыла всегда может быть подставлена под прямые солнечные лучи. Угол «гармошки» непрерывно корректируется бортовым компьютером. Это необходимо, поскольку крыло полностью покрыто солнечными батареями. Электроэнергия запасается в легких и высокоемких аккумуляторах, что позволяет аппарату лететь ночью.

Срок непрерывной работы работы БПЛА определен в 5 лет. Прорабатывается концепция ремонтных работ во время полета. Возможна также замена дефектного модуля в воздухе и его приземление для ремонтных работ. Стыковочно-поворотные узлы на концах крыльев проектирует фирма Sierra Nevada, создавшая все системы воздушной дозаправки ВВС США. Общую концепцию боевого применения разрабатывает европейская корпорация BAE Systems, она же создает комплект разведывательного оборудования. Системы управления БПЛА «Одиссей» должна поставить компания C.S. Draper Laboratories.

В рамках программы Vulture заключены также контракты с компаниями Boeing и Lockheed Martin на создание конкурирующего проекта БПЛА.

На сегодняшний день максимальное достижение в сфере полетов БПЛА на солнечных батареях имеет аппарат «Зефир» (Zephyr) британской компании QinetiQ. В сентябре 2007 года он провел в воздухе без посадки 54 часа, в том числе две ночи подряд. По предварительным оценкам «Зефир» будет способен находиться в автономном полете на высоте до 30 км в течение 3 месяцев. Вся поверхность крыльев «Зефира» покрыта солнечными батареями.

Более подробно по теме читайте в статье Ты куда, "Одиссей"?

14 мая 2008 г.

Альтернативная энергетика: просто добавь… соленой воды

Оксана ПРИХОДЬКО / Зеркало Недели

Идея использовать в качестве источника энергии смешанную воду (пресная плюс соленая) появилась у скандинавов еще в разгар прошлого — 70-х годов — энергетического кризиса. Заметив, что температура пресной воды рек при впадении в море повышается на 0,1 градуса, они пересчитали всю выделяемую при этом энергию на общий объем морских устий рек и установили, что этот источник вполне смог бы удовлетворить 20 процентов энергетических потребностей всего человечества. Одни лишь норвежские фьорды способны дать десятую долю всей потребляемой страной энергии. Правда, техническое воплощение этой идеи требовало огромного количества полупроницаемых мембран, получение которых в то время было более чем проблематичным.

И вот сейчас, как раз в тот момент, когда цена на нефть достигла 112 долларов за баррель, норвежское правительство объявило о том, что практически уже готова одна экспериментальная электростанция, работающая на «голубой энергии», и начато строительство второй, но уже в Дании. И хотя принципы работы этих электростанций несколько различаются (норвежская работает за счет осмоса, а датская — за счет обратного электродиализа), объединяет их астрономическая стоимость проектов. На строительство первой из них, рассчитанной на пять киловатт (энергии, достаточной для работы одной стиральной машины или нескольких дюжин лампочек), норвежская государственная компания Statkraft решила выделить 20 миллионов долларов. Строительство второй обойдется ненамного дешевле, и она для начала будет вырабатывать 100 ватт. Правда, со временем ее мощность надеются довести до одного-пяти киловатт.

Только лишь на норвежский проект потребовалось две тысячи квадратных метров мембраны, промышленное производство которой еще не налажено. Правда, в случае успешного завершения проекта решением этой проблемы готовы заняться сразу несколько компаний — General Electric, Dow Chemical, Hydranautics и Toray Industries. Так что стоимость полученной таким образом электроэнергии может существенно сократиться. Хотя и останется в несколько раз выше, чем аналогичная, полученная более традиционным альтернативным образом — при помощи ветра и падающей воды.

12 мая 2008 г.

Новые солнечные батареи сжимают свет в 2000 раз

Совсем недавно появившаяся на свет американская компания SUNRGI разработала фотоэлектрическую батарею, обеспечивающую, по словам авторов, очень низкую стоимость солнечного электричества — всего 5 центов за киловатт-час. Также нам обещают и дешевизну установки в расчёте на ватт выходной мощности.

Новая технология названа Xtreme Concentrated Photovoltaics (XCPV). Как ясно из названия, она основана на необычайно высокой степени концентрации солнечного света, прежде чем он попадает на поверхность фотоэлектрического преобразователя. Сам по себе такой приём не нов. Ранее для этого неоднократно использовали зеркала (и такие, и такие) и линзы (примеры 1 и 2).

Однако SUNRGI утверждает, что успешно решила проблему нагрева солнечной батареи под "конденсированным" потоком, благодаря чему степень сжатия света перед батареями удалось довести до 2 тысяч, а с учётом потерь в оптике яркость лучей в данной установке повышается в 1600 с лишним раз.

Собранный свет попадает на высокоэффективную солнечную батарейку с КПД в 37,5%. Специальная система, названная Coolmove, быстро отводит лишнее тепло от ячеек, продлевая срок их службы. Без этого устройства солнечные панели XCPV просто расплавились бы, поскольку их температура в таком случае превысила бы 1650 градусов. Довершает картину система слежения за солнцем, повышающая эффективность установки. В результате последняя требует для производства одного и того же количества электроэнергии в 16 раз меньше площади, чем быстро "растущие" тонкоплёночные солнечные батареи, также претендующие на звание самых недорогих.

Кроме того, утверждает компания, модульная конструкция её батарей-концентраторов тщательно продумана с целью удешевления массового производства. Выход XCPV был анонсирован на 11-м Глобальном энергетическом форуме (NEM 11th Annual Global Energy Forum), прошедшем в конце апреля в Вашингтоне под эгидой национальной ассоциации поставщиков энергоресурсов США. SUNRGI построила опытный образец своей системы и успешно его испытала. Промышленные образцы XCPV должны появиться на рынке через 12-15 месяцев, говорят представители компании.

Источник

7 мая 2008 г.

Фотоионика

Солнце является практически неисчерпаемым источником энергии, количество солнечной энергии поступающей к Земле на много порядков превосходит текущие энергетические нужды человечества. Более того, солнечная энергия - это единственная реальная альтернатива невозобновимым источникам энергии включая, увы, ядерные.

Современные попытки преобразования солнечной радиации в электричество двигаются в направлении разделения электрона и "дырки", возникающий при попадании фотона в органический или неорганический полупроводник. Данное направление развития науки и технологии емко описывается термином "фотовольтаика" (photovoltaics). Современные солнечные батареи радуют растущим КПД и снижающейся стоимостью.


5 мая 2008 г.

Генеалогия дефицита, или Причинно-родственные связи крупнейшего производителя поликремния

Спонсор поста: Блог наемного менеджера

Основным потребителем поликристаллического кремния до недавнего времени оставалась электронная промышленность, где этот материал может применяться как непосредственно при выпуске некоторых видов продукции так и опосредованно – сначала его используют при изготовлении подложек, представляющих собой монокристаллические структуры, а уже потом эти подложки в качестве сырья отправляются чипмейкерам. Для солнечной энергетики, бурное развитие которой мы наблюдаем в настоящее время, поликристаллический кремний ценен тем, что на сегодняшний день фотоэлектрические элементы на его основе являются наиболее эффективными и, как следствие, самыми популярными у производителей.