Bedford, Mass'daki geniş ve tek katlı bir ofis binasının içinde, Büyüme Salonu olarak bilinen gizli bir odada, güneş enerjisinin geleceği, 2,500 ° F'den daha fazla bir sıcaklıkta pişiriliyor. Kapalı kapılar ve kapalı panjurların arkasında, “Korkusuz” ve “İntrepid” gibi iddialı isimlerle ısmarlama fırınlar, günümüz güneş panellerinin işgücü olan silikon gofret yapımında yeni bir tekniği mükemmelleştirmeye yardımcı oluyor. Her şey yolunda giderse, yeni yöntem güneş enerjisi maliyetini önümüzdeki birkaç yılda yüzde 20'tan daha fazla azaltabilir.
“Bu mütevazi gofret, güneş enerjisinin kömür kadar ucuz olmasını sağlayacak ve enerji tüketme yöntemimizi büyük ölçüde değiştirecek” diyor. 1366 Teknolojileri, yeni gofret imalatı yönteminin arkasındaki şirket.
Gizli odalar olsun olmasın, bunlar yenilenebilir enerji dünyasında heyecan verici zamanlar. Teknolojik gelişmeler ve on yıl boyunca üretimdeki artış, şebeke paritesi - güneş ve rüzgar gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının yanan fosil yakıtlardan elde edilen elektrikle aynı maliyeti gösterdiği nokta - hızla yaklaşıyor. Bazı durumlarda zaten başarılmıştır ve kanatlarda bekleyen ilave yenilikler, sürüş maliyetleri için daha düşük bir umut vaat etmekte, yenilenebilirler için tamamen yeni bir dönemde kullanılmaktadır.
Güneş Sürprizi
Ocak ayında 2015, Suudi Arabistan şirketi ACWA Gücü Dubai'de elektrik üretebilecek bir 200-megawatt güneş enerjisi santrali kurma teklifi aldığında sektördeki analistleri şaşırttı Kilovat saat başına 6 kuruş. Fiyat, bir güneş enerjisi kurulumuna bir ilk olan doğal gaz veya kömür santrallerinden elde edilen elektrik maliyetinden daha düşüktü. ABD Enerji Enformasyon Ajansı'na göre, yeni doğal gaz ve kömür santrallerinden elde edilen elektrik, tahminen 6.4 sent ve kilovat saat başına 9.6 sente mal olacak.
Yüksek oranda güneş ışığını enerjiye dönüştürebilen fotovoltaikler dahil teknolojik gelişmeler güneş panellerini daha verimli hale getirmiştir. Aynı zamanda ölçek ekonomileri maliyetlerini düşürmüştür.
İlk 2000'lerin çoğu için, bir güneş paneli veya modülünün fiyatı watt başına yaklaşık 4 civarındaydı. Dünyanın önde gelen fotovoltaik araştırmacılarından biri olan Martin Green, silikon gofret yapımında kullanılan polikristalin silikon külçeleri, modülün dışındaki koruyucu cam ve modülün kablolarında kullanılan gümüş dahil her bileşenin maliyetini hesapladı. . Green, güneş enerjisi için kristal silikonu kullandığımız sürece, fiyatın asla 1 $ / watt doların altına düşmeyeceğini açıkladı.
“Buradaki verimlilik kazancının yüzde onda biri ve güneş enerjisini çok rekabetçi hale getirmek için ilave maliyet azalması var.” - Mark Barineau Geleceğin, Yeşil'in ve sahadaki hemen hemen herkesin ince filmler, güneş modülleri ile olduğuna inanılıyor bu, hammaddelerin bir kısmını gerektiren silikon dışındaki malzemelere dayanıyordu.
InnerSelf'ten En Son Haberleri Alın
Daha sonra, 2007'ten 2014'e, kristal silikon modüllerin fiyatı watt başına $ 4'tan watt başına $ 0.50'e düştühepsi ince filmlerin gelişimini sonlandırıyor.
Maliyetteki çarpıcı düşüş, çok sayıda artımlı kazanımdan kaynaklandı, diyor bir güneş analisti olan Mark Barineau Lux Araştırma. Faktörler arasında polikristal silikon yapmak için yeni, düşük maliyetli bir işlem; tiner silikon gofretler; modülün önündeki daha az güneş ışığını tıkayan ve daha az gümüş kullanan daha ince kablolar; cam yerine daha ucuz plastikler; ve imalatta daha büyük otomasyon.
Barineau, “Buradaki verimlilik kazancının yüzde onda biri ve güneş enerjisini oldukça rekabetçi hale getirmek için ilave maliyet indirimleri var” diyor.
Watt Başına 25 Sent
Green, “Watt başına 1 $ 'ın altına düşmek beklentilerimin üzerine çıktı” diyor. “Ama şimdi bence daha da azalabilir.”
Onu elde etmek için muhtemel bir aday, 1366'in yeni gofret fabrikası yöntemidir. Günümüz güneş panellerinin arkasındaki silikon levhalar, çok kristalli silikon külçelerinden kesilmektedir. İşlem son derece verimsizdir ve ilk külçe- nin yarısını talaşa çevirir. 1366, özel yapım fırınlarda silikonu eriterek ve gofret başına maliyetin yarısından daha azına veya kristalimsi silikon modülünün toplam maliyetinde 20 yüzde düşüşü için ince gofretlere dönüştürerek farklı bir yaklaşım benimsemiştir. 1366, Van Mierlo'ya göre, 2016'te seri üretime geçmeyi umuyor.
Bu arada, bir zamanlar güneş enerjisinin geleceği olarak düşünülen, daha sonra düşük maliyetli kristal silikon ile ezilmiş ince filmler bir rönesans yaşayabilir. Dubai'deki güneş enerjisi için son zamanlarda kaydedilen düşük maliyetli teklif, ABD'li üretici tarafından yapılan ince filmli kadmiyum tellüride güneş modüllerini kullanıyor First Solar. Şirket, yalnızca ince film şirketlerinin büyük çoğunluğu katlanmış olarak değil aynı zamanda üretimi arttırırken güneş hücrelerinin verimliliğini artırarak en ucuz modüllerden bazılarını sürekli olarak üretti. Şirket şimdi için güneş modülleri üretebileceğini söylüyor watt başına 40 sentten daha az ve gelecek yıllarda daha fazla fiyat indirimi bekliyor.
Green, bundan on yıl sonra, watt başına 25 sente düşen güneş modüllerinin maliyetini veya mevcut maliyetlerinin yaklaşık yarısını kolayca görebildiğimizi söylüyor. Bunun ötesinde maliyetleri azaltmak için, güneş ışığının elektriğe dönüşüm verimi önemli ölçüde artacaktır. Oraya ulaşmak için, daha geniş bir güneş ışığı spektrumunu elektriğe dönüştürmek için diğer yarı iletken malzemelerin mevcut güneş pillerinin üzerine istiflenmesi gerekecektir.
Green, “Bir silikon gofretin üzerine bir şey istifleyebiliyorsanız, bu rakipsiz olacaktır” diyor Green.
Green ve arkadaşları, günümüzde hala devam eden 22.9'te yüzde 1996'te kristalin silikon solar modül verimliliği için bir rekor kırdı. Yeşil, tek başına kristal silikonun verimliliğinin çok daha yüksek olacağından şüphe ediyor. Ancak hücre istiflemede “gökyüzü sınırdır” diyor.
Büyüklük Meselesi
Güneş enerjisi henüz şebeke paritesine ulaşmaya başlarken, rüzgar enerjisi zaten orada. 2014'te, dünyadaki karasal rüzgar enerjisinin ortalama fiyatı, doğal gazdan elde edilen elektrik fiyatıyla aynıydı. Bloomberg New Energy Finance’e göre.
Güneş ile olduğu gibi, kredi teknolojik gelişmelere gidiyor ve hacim artar. Bununla birlikte, rüzgâr için, inovasyon esas olarak bir büyüklük meselesi olmuştur. 1981'ten 2015'e kadar rüzgar türbini rotor kanadının ortalama uzunluğu altı kattan fazla arttırüzgar enerjisinin maliyeti gibi, 9 metreden 60 metreye bir 10 faktörü tarafından düşürüldü.
D. Todd Griffith “Rotor boyutunun arttırılması, daha fazla enerji yakaladığınız anlamına geliyor ve bu rüzgar enerjisinin maliyetini düşüren tek ithalatçı firma” diyor. Sandia Ulusal Laboratuvarları Albuquerque'de, New Mexico'da.
Griffith, geçtiğimiz günlerde Sandia'daki 100 metre uzunluğundaki prototip bıçakların yapım ve testini denetledi. Proje 2009'te başladığında, ticari operasyondaki en büyük bıçaklar 60 metre uzunluğundaydı. Griffith ve meslektaşları, gittikçe artan bıçak uçlarının eğilimini tasarım ve malzeme sınırlamalarına girmeden önce ne kadar zorlayabileceklerini görmek istedi.
“100 sayaç bıçaklarını ve ötesini görmeyi bekliyorum.” - D. Todd GriffithOn ilk prototipi, o zaman nispeten daha küçük ticari bıçaklarda bulunanlarla benzer tasarımları ve malzemeleri kullanan, tamamen fiberglas bir bıçaktı. Sonuç, kuvvetli rüzgarlarda ve yerçekimsel zorlanmada çok ince ve uzun olan, ağır derecede 126 tonluk bir bıçaktı.
Grup, daha güçlü, daha hafif karbon fiber ve keskin kenarlı yerine düz sırtlı bir bıçak şekli kullanan iki prototip yaptı. Sonuçta elde edilen 100-metre bıçağı, ilk prototiplerinden 60 yüzde daha hafif
Proje 2009'te başladığından beri, ticari açık deniz rüzgar türbinlerinde kullanılan en büyük bıçaklar, geliştirilmekte olan daha büyük ticari prototiplerle, 60 metreden kabaca 80 metrelere yükselmiştir. Griffith, “100 metre bıçaklarını ve ötesini görmeyi bekliyorum” diyor.
Kanatlar uzadıkça, onları yükselten kuleler daha tutarlı, daha yüksek hızlı rüzgar yakalamak için daha uzun boylu hale geliyor. Kulelerin boyu uzadıkça nakliye masrafları giderek daha pahalı hale geliyor. Artan maliyetleri karşılamak GE Kısa süre önce, kumaşla sarılmış çelik kafes kulesi olan “uzay çerçeve” kulesini başlattı. Yeni kuleler, aynı yükseklikte geleneksel tüp kulelerden kabaca% 30 daha az çelik kullanıyor ve tamamen yerinde montaj için standart boyutlu nakliye konteynerlerinde teslim edilebiliyor. Şirket yakın zamanda ABD Enerji Bakanlığı'ndan benzer uzay çerçeve bıçakları geliştirmek için 3.7 milyon dolarlık bir hibe aldı.
Offshore Yenilik
Ancak kristalimsi silikon güneş panelleri gibi, mevcut rüzgar teknolojisi de sonunda malzeme sınırlarına karşı koşacaktır. Rüzgar için ufuktaki bir başka yenilik de yerle ilgilidir. Rüzgar çiftlikleri, daha fazla rüzgar kaynağı ve daha az arazi kullanımı çatışması peşinde denizden uzaklaşıyor. Kıyılar ne kadar uzaklaşırsa, su o kadar derin olur ve mevcut türbinleri deniz tabanına sabitleme yöntemini büyük ölçüde pahalı hale getirir. Endüstri dalgalı destek yapılarına geçiyorsa, günümüzün en ağır rüzgar türbini tasarımının muhtemelen fazla tuhaf olacağı kanıtlanacaktır.
Potansiyel bir çözüm, ana rotor şaftının, geleneksel bir rüzgar türbini gibi yataydan ziyade bir atlı karınca gibi dikey olarak yerleştirildiği dikey eksenli bir türbindir. Bu tür bir türbin için jeneratör, cihaza çok daha düşük bir ağırlık merkezi verecek şekilde deniz seviyesine yerleştirilebilir.
Griffith, “Çok iyi dikey eksenli başka tür bir türbin teknolojisinin derin suda en uygun maliyetli olması konusunda çok iyi bir şans var” diyor.
Son on yılda, güneş ve rüzgar teknolojisinde kayda değer yenilikler ortaya çıkmış, bazı durumlarda en iyimser beklentileri aştığı için verimlilik ve maliyette iyileşmeler sağlanmıştır. Gelecek on yılın ne getireceği belli değil, ancak tarih herhangi bir rehber ise, yenilenebilirlerin geleceği son derece olumlu görünüyor.
Bu makale ilk olarak göründü Ensia
Yazar hakkında
Phil McKenna büyüleyici bireylerin yakınlaşması ve ilgi çekici fikirlerle ilgilenen serbest yazar. Öncelikle, haberin arkasındaki kişilere odaklanarak enerji ve çevre hakkında yazılar yazıyor. Eserleri ortaya çıkıyor The New York Times, Smithsonian, KABLOLU, Audubon, Yeni Bilim Adamı, Teknoloji İnceleme, MATTER ve NOVA, burada katkıda bulunan bir editördür.
İlgili Kitap
{AmazonWS: searchindex = Kitaplar; anahtar kelimeler = 0312643756; maxResults = 1}