Ключевые слова: USB, солнечная энергия, панель, альтернативная энергетика, солнечная панель, альтернативный источник энергии.
Сегодня мало кого можно удивить солнечной панелью или рассказами о приливных электростанциях. На данный момент отношение к альтернативной энергетике очень разное. Все зависит от географических и климатических условий, качества обслуживания и эксплуатации, объёма вложенных средств и прочих факторов. Каждый сам определяет для себя целесообразность использования альтернативных источников энергии.
Несмотря на то, что доля возобновляемой энергетики (ВЭ) в мировом производстве электроэнергии на сегодня исчисляется десятыми долями — единицами процентов, она относится к быстро развивающимся направлениям решения задачи удовлетворения растущих потребностей человечества в электрической энергии. Уместно отметить, что ВЭ оказалась одной из немногих отраслей мировой экономики, показавшей в 2009–2010 гг. устойчивый рост на фоне стагнации других отраслей вследствие мирового экономического кризиса. В этой связи рост объёмов инвестиций в проекты освоения нетрадиционных возобновляемых источников энергии является оправданным перераспределением финансовых ресурсов. На сегодня в общем производстве электроэнергии биоэнергетика обеспечивает 1,5 %, а суммарная доля ветровой, солнечной и геотермальной энергетики составляет около 0,5 %. Преобладающий вклад в эти объемы принадлежит некоторым европейским странам (Германии, Дании, Испании), а также США, Китаю и Индии. В России на долю всех нетрадиционных возобновляемых источников энергии приходится менее 1 % от суммарной выработки электроэнергии. Согласно Энергетической стратегии России до 2030 г. (ЭС-2030), она должна достичь 4,5 % к 2020 г. В настоящее время данные технологии достаточно дорогостоящие в сравнении с традиционными источниками энергии. Однако, стоит заметить, что альтернативные источники энергии являются, в большинстве своем, возобновляемыми и экологически безопасными, что даёт им определенные преимущества.
За один час наша планета получает столько солнечной энергии, что возможно обеспечить весь цивилизованный мир электричеством на год. Именно поэтому я хотел бы рассмотреть солнечные панели с необычного и мало обсуждаемого ракурса – дизайнерского. Сейчас, если мы видим солнечные панели, то они выглядят скучными черными прямоугольниками. Относительно недавно компания Илона Маска «Solar City» сделала солнечные панели под разные цвета и виды черепицы, что добавило им немного интереса и антуража. На мой взгляд, мы должны стремиться к пересечению дизайна экологической стабильности и технологий. На протяжении последних лет внимание ученых всего мира было направлено на создание более эффективных и дешевых панелей.
Рис. 1. Динамика стоимости солнечных панелей
На данный момент их цена действительно уменьшилась, а эффективность возросла. Получается, ученые старались не напрасно и достигли определённого результата. Но что насчет дизайна, эстетики? Много учёных или обычных людей придавали значение этому? Если задуматься, дизайн солнечной энергии не менялась уже лет 60, солнечные панели просто крепятся на что-то и все. По моему мнению, солнечные панели должны быть более интегрированными в окружающую среду. Для того, чтобы улучшить эстетическую и дизайнерскую составляющую нам нужно знать и понимать, как происходит процесс получения электричества в солнечной батарее, будь то классическая солнечная панель или другая. Для примера, я предлагаю рассмотреть так называемую ячейку Гретцеля. Сенсибилизированные красителем солнечные батареи — фотоэлектрохимические ячейки, в которых используются фоточувствительные мезопористые оксидные полупроводники с широкой запрещённой зоной. Эти ячейки изобретены в 1991 г. Гретцелем и рядом других ученых, но получили название ячеек Гретцеля.
Солнечные батареи этого типа многообещающи, поскольку изготавливаются из дешёвых материалов и не требуют сложной аппаратуры при производстве. Ячейки имеют простую структуру, состоят из двух электродов и йодсодержащего электролита. Один электрод состоит из высокопористого насыщенного красителем диоксида титана (TiO2), нанесённого на прозрачную электропроводящую подложку. Другим электродом является просто прозрачная электропроводящая подложка. Работа ячейки часто сравнивается с фотосинтезом, поскольку оба процесса используют окислительно-восстановительную реакцию, протекающую в электролите. Цветные солнечные батареи, основанные на фотосинтезе растений. Как зеленый хлорофилл превращает свет в сахар для растений, так и эти элементы превращают солнечный свет в электричество. Эффективность преобразования энергии в ячейке ещё не достигла уровня кремниевых солнечных батарей. В настоящее время она составляет около 10 %. Теоретически возможно достичь уровня в 33 %. Разные цвета имеют разную энергетическую эффективность, зависящую от их места на цветовом спектре. Например, красный цвет более эффективный, чем голубой и т. д.
Итак, вернёмся к дизайнерской составляющей солнечных панелей (ячеек Гретцеля). Стеклянная цветная поверхность, цвет которой часто используется просто для эстетики, теперь получает дополнительную функцию и способна вырабатывать электричество. Где это можно применить? Стол, в котором столешница состоит из этих цветных солнечных элементов.
Рис.2. Стол-аккумулятор из цветных солнечных элементов
В ножках у этого стола находятся USB порты для зарядки электронных устройств. Также можно внедрить в стол датчики интенсивности света в комнате. С помощью специального приложения можно следить за тем, сколько энергии он получает и как полон его аккумулятор. Таким образом, мы получаем стол, в котором соблюден баланс эффективности и эстетики. Такой стол накапливает энергию и может похвастаться необычным внешним видом в купе с цветной столешницей какого-либо цвета.
Точно такую же технологию можно применять и в окнах, разместив USB порты для зарядки, например, в подоконниках. Подобные окна уже стоят в Лондонской галерее, в Сохо. Люди могут просто прийти и зарядить свои телефоны. Безусловно, данной энергии не хватит чтобы питать двигатель, но наша цель — сделать каждую поверхность функциональной, красивой и эффективной. Нужно рассматривать каждую поверхность как возможность.
Солнечная энергия – для всех, для каждого, это общее благо нашей планеты и солнечной системы, которое мы должны максимально рационально использовать. В будущем мы должны строить дома, где окна, шторы, стены и даже пол собирают электричество. Этот путь – путь человека, идущего в ногу со временем и готового к переменам, которые улучшат его жизнь и жизнь человечества в целом.
Литература:
- Ушаков В. Я. // Возобновляемая и альтернативная энергетика: ресурсосбережение и защита окружающей среды: монография./ Томск: Изд-во «СибГрафик», 2011. — 138с.
- M. Graetzel //Сенсибилизатор переноса заряда с высокомолярным коэффициентом затухания и его применение в цветосенсибилизированных солнечных батареях Brian O’Regan & Michael Graetzel,/ Nature, 353 (24), 737–740 (24 October 1991).
- Wikipedia Ячейка Гретцеля // URL-https://ru.wikipedia.org/wiki/ %D0 %AF %D1 %87 %D0 %B5 %D0 %B9 %D0 %BA %D0 %B0_ %D0 %93 %D1 %80 %D0 %B5 %D1 %82 %D1 %86 %D0 %B5 %D0 %BB %D1 %8F (дата обращения 01.02.2020)
