بایگانی برچسب برای: برق خورشیدی

یک مولکول هیدروکربن به عنوان تامین کننده و محلول ذخیره انرژی برای انرژی خورشیدی

تاکنون تولید و ذخیره الکتریسیته از انرژی خورشیدی به دستگاه های مختلف وابسته بوده و منجر به تلفات تبدیل شده است. این ممکن است به زودی تغییر کند، زیرا شیمیدانان در دانشگاه فریدریش-الکساندر-ارلانگن-نورنبرگ (FAU) و سایر مؤسسات تحقیقاتی در آلمان، استرالیا، بریتانیا، ایتالیا، سوئد و ایالات متحده در حال انجام تحقیق بر روی یک مولکول هیدروکربنی هستند که می تواند نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل کند. و البته کمکی به ذخیره انرژی برای مدت طولانی به شکل شیمیایی باشد.
این می تواند راه را برای ماژول های خورشیدی آلی کاملاً جدید هموار کند. اصول تبدیل و ذخیره سازی با استفاده از این مولکول اکنون در مجله Nature Chemistry منتشر شده است.

امید است که انرژی خورشیدی محرک اصلی تحول انرژی باشد. با این حال، از آنجایی که نور خورشید یک منبع انرژی بسیار فرار است، باید راه حلی برای ذخیره انرژی کارآمد پیدا کرد.

پروفسور دکتر جولین باخمن، رئیس شیمی مواد لایه نازک (CTFM) توضیح می‌دهد: «تاکنون، ما الکتریسیته را از ماژول‌های خورشیدی که بلافاصله مصرف نمی‌شوند به باتری منتقل کرده‌ایم، جایی که می‌توان از آن در صورت لزوم و در صورت نیاز استفاده کرد». با تغییر مکرر بین انرژی شیمیایی و الکتریکی، حداقل 30 درصد از انرژی تبدیل شده اولیه در طول این فرآیند ذخیره باتری از بین می رود.

طیف جذب محاسبه شده ویگنر طیف جذب QC را با استفاده از 10000 شرایط اولیه که توسط گاوسی گسترش یافته بود (FWHM = 0.1 eV) نمونه برداری کرد. با استفاده از هندسه ها و انرژی ها در سطح تئوری RMS(9)-CASPT2(2،6)/6-31 G* + D محاسبه می شود. منبع: شیمی طبیعت (2024). DOI: 10.1038/s41557-023-01420-w

باخمن به همراه مایکل بوش، یک کاندیدای دکترا در Chair CTFM، امیدوار است که ویژگی جدیدی را از یک ماده شناخته شده ایجاد کند، که باعث شود نور خورشید به انرژی الکتریکی تبدیل شود یا انرژی را بسته به نیاز ذخیره کند. ماده مورد بحث نوربورنادین (norbornadiene) است، یک ایزومر هیدروکربنی متشکل از دو حلقه مولکولی است. اگر نوربورنادین در معرض نور ماوراء بنفش قرار گیرد، سازماندهی مجدد جزئی پیوندهای اتمی منجر به تبدیل آن به کوادری سیکلان (quadricyclane) با ساختار مشابه اما با فشار زیادتر می شود.

باخمن توضیح می دهد: «فرایند تبدیل قبلاً شناخته شده است، با این حال، تحقیقات تاکنون بر بازیابی انرژی ذخیره شده به شکل گرما متمرکز بوده است. “رویکرد جدید ما شامل کنترل فرآیند است تا انرژی ذخیره شده را حتی پس از گذشت ماه ها به عنوان برق نیز در دسترس قرار دهد.”

دانشمندان هنوز به طور کامل مکانیسم های فیزیکی-شیمیایی پشت انتقال بین ایزومرها را درک نکرده اند. محققانی از استرالیا، بریتانیا، ایتالیا، سوئد و ایالات متحده با همکاران FAU همکاری می‌کنند تا با استفاده از طیف‌سنجی فوتوالکترون به درک بهتری از این فرآیند دست یابند.

باخمن می‌گوید: «هرچه بیشتر در مورد دینامیک تبدیل عکس و الکتروشیمیایی بدانیم، بهتر می‌توانیم طراحی مولکول را مطابق با عملکردهای مورد نظر تغییر دهیم.»

هدف از تحقیقات آینده، برای مثال، نه تنها استفاده از تحریک فرابنفش، بلکه همچنین استفاده از طیف گسترده ای از نور خورشید برای تحریک الکترون است. باخمن توضیح می دهد: «پتانسیل زیادی وجود دارد. چگالی انرژی خالص سیستم نوربورنادین-کوادری سیکلان با باتری لیتیوم یون قابل مقایسه است.

اگر محققان موفق به کنترل قابل اعتماد تبدیل برگشت پذیر نوربورنادین-کوادری سیکلان شوند، این نه تنها منجر به یک ماژول خورشیدی کارآمد می شود که برای ذخیره برق نیز مناسب است. تولید مواد مبتنی بر هیدروکربن آلی نیز مقرون به صرفه خواهد بود، نیازی به فلزات کمیاب نخواهد داشت و در پایان چرخه عمر خود به راحتی می توان آنها را به روشی سازگار با محیط زیست بازیافت کرد.
نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو
منبع:
Blandina Mangelkramer, Friedrich–Alexander University Erlangen–Nurnberg

انرژی خورشیدی سودمند، زغال سنگ را به عنوان ارزانترین منبع انرژی در آسیا از سلطنت خلع میکند

بر اساس یک مطالعه جدید، هزینه انرژی های تجدیدپذیر در آسیا در سال گذشته 13 درصد ارزان تر از زغال سنگ بوده و انتظار می رود تا سال 2030، 32 درصد ارزان تر باشد.

بر اساس آخرین تحلیل وود مکنزی از هزینه یکسان شده برق (LCOE) برای منطقه آسیا و اقیانوسیه (APAC)، LCOE از انرژی های تجدیدپذیر در سال 2023 به پایین ترین سطح تاریخی خود رسید. این مهم است زیرا نشان دهنده تغییر به سمت رقابتی شدن انرژی های تجدیدپذیر با زغال سنگ است و یک پایه اصلی در ترکیب انرژی APAC است. نیروی محرکه این روند کاهشی سرمایه‌گذاری های قابل توجه برای پروژه‌های انرژی تجدیدپذیر است.

چین با کاهش 40 تا 70 درصدی هزینه در انرژی خورشیدی، باد خشکی و باد فراساحلی در مقایسه با سایر بازارهای آسیا و اقیانوسیه پیشتاز است. انتظار می رود چین تا سال 2050 به میزان 50 درصد مزیت هزینه را در زمینه انرژی های تجدیدپذیر حفظ کند.

نیروگاه خورشیدی ارزان ترین انرژی در دسترس، همچنان در حال سقوط است.

کاهش قابل توجه هزینه های نیروگاه خورشیدی به میزان 23 درصد در سال 2023، نشان دهنده پایان اختلالات زنجیره تامین و فشارهای تورمی است. در نتیجه، نیروگاه خورشیدی کاربردی اکنون ارزان ترین منبع انرژی در 11 کشور از 15 کشور APAC است. انتظار می‌رود که هزینه‌های پروژه‌های نیروگاه خورشیدی جدید تا سال 2030 به دلیل کاهش قیمت ماژول‌ها و عرضه بیش از حد از چین، 20 درصد دیگر کاهش یابد.

این کاهش هزینه‌های نیروگاه خورشیدی، به‌ویژه در سال‌های 2023-2024، بر زغال‌سنگ و گاز فشار وارد می‌کند و کاهش 23 درصدی LCOE برای PV برق در سراسر آسیا و اقیانوسیه را نشان می‌دهد که ناشی از کاهش 29 درصدی هزینه‌های سرمایه گذاری دارد.

انرژی خورشیدی پراکنده، مانند نیروگاه خورشیدی روی پشت بام مسکونی، کاهش 26 درصدی را در سال 2023 داشته است. این امر باعث می شود که انرژی خورشیدی توزیع شده 12 درصد ارزان تر از قیمت برق مسکونی باشد و پتانسیل قابل توجهی را برای نیروگاه خورشیدی روی پشت بام باز کند.

نیروگاه خورشیدی توزیع شده به طور فزاینده ای برای مشتریان در بسیاری از بازارهای آسیا و اقیانوسیه جذاب شده است، با هزینه هایی که اکنون 30 درصد کمتر از افزایش تعرفه های مسکونی در کشورهایی مانند چین و استرالیا است. با این حال، بازارهایی با تعرفه‌های برق مسکونی یارانه‌ای، مانند هند، ممکن است تا سال 2030 یا بعد از آن منتظر بمانند تا قیمت‌های رقابتی برای انرژی خورشیدی توزیع‌شده را ببینند.

Source: Wood Mackenzie Asia Pacific Power & Renewable Services

انرژی بادی، خیلی عقب نیست
در حالی که انرژی خورشیدی از نظر سرمایه‌گذاری مقرون به صرفه در حال پیشروی است، نیروگاه بادی در خشکی با وجود 38٪ بیشتر از هزینه های نیروگاه خورشیدی در سال 2023 از چرخه سرمایه گذاری ارزان در حوزه انرژی زیاد عقب نیست. آسیا از واردات کم هزینه تجهیزات برق بادی سود خواهد برد، با این حال، تاثیر کمتری بر بازارهایی با جذب محدود توربین‌های چینی مانند ژاپن و کره جنوبی که بیشتر بر زنجیره های تامین داخلی تمرکز دارند، خواهد گذاشت.

موسسه WoodMac همچنین بر رقابت رو به رشد نیروگاه بادی offshore ( نیروگاه بادی فراساحلی یا دریایی) با سوخت های فسیلی در APAC تاکید می‌کند. با کاهش 11 درصدی هزینه در سال 2023، هزینه های نیروگاه بادی دریایی اکنون با زغال سنگ در امتداد سواحل چین قابل رقابت است و انتظار می رود تا سال های 2027 و 2028 به ترتیب در ژاپن و منطقه تایوان گاز کمتری مصرف شود. کاهش هزینه های سرمایه‌گذاری و پیشرفت های فناوری، بازارهای جدیدی را برای نیروگاه باد فراساحلی در هند، آسیای جنوب شرقی و استرالیا طی پنج تا 10 سال آینده باز می کند.

برخلاف کاهش هزینه های انرژی های تجدیدپذیر، هزینه های تولید زغال سنگ و گاز از سال 2020 تا 12 درصد افزایش یافته است و پیش بینی می شود تا سال 2050 افزایش بیشتری یابد، که عمدتاً به دلیل مکانیسم های قیمت گذاری کربن خواهد بود.

در حالی که بازارهای توسعه یافته APAC افزایش قابل توجهی در قیمت کربن را پیش بینی می کنند و تا سال 2030 به 20 تا 55 دلار آمریکا در هر تن می‌رسد، انتظار می رود آسیای جنوب شرقی و هند شاهد کاهش قیمت کربن باشند.

این روند نشان می‌دهد که انرژی گاز، با هزینه‌هایی که به طور متوسط ​​تا سال 2050 بالای 100 دلار آمریکا در هر مگاوات ساعت باقی می‌ماند، به تدریج رقابت خود را با نیروگاه بادی فراساحلی در دهه آینده از دست خواهد داد.

الکس ویتورث، معاون رئیس جمهور، رئیس تحقیقات انرژی آسیا و اقیانوسیه در وود مکنزی، نتیجه گرفت:

هزینه های نیروگاه خورشیدی در سال 2023 در منطقه آسیا و اقیانوسیه به پایین ترین حد تاریخی رسیده است و نگرانی ها از تورم هزینه دائمی را معکوس می‌کند. اما در حالی که هزینه‌های پایین از رونق مداوم سرمایه‌گذاری‌های انرژی‌های تجدیدپذیر حمایت می‌کند، نگرانی‌هایی در میان سرمایه‌گذاران در مورد سودآوری، یکپارچه‌سازی شبکه، پشتیبان‌گیری و ذخیره انرژی با وجود نیروگاه خورشیدی وجود دارد.
سیاست‌های دولت ها نقش مهمی در آینده برای حمایت از ارتقای قابلیت اطمینان شبکه، ظرفیت انتقال و ارتقای ذخیره‌سازی باتری برای مدیریت ماهیت متناوب انرژی‌های تجدیدپذیر ایفا خواهند کرد.

اروپا بیش از هر زمان دیگری پنل های خورشیدی نصب می کند، به لطف سیل پنل های خورشیدی ارزان چینی که باعث افزایش 40 درصدی نصب در سال گذشته شد. اما این امر هزینه گزافی برای تولیدکنندگان داخلی دارد: تولیدکنندگان محلی تجهیزات نیروگاه خورشیدی در آستانه یک فروپاشی کامل هستند که ممکن است ظرف چند هفته اتفاق بیفتد.

Photo by Pixabay on Pexels.com

به گزارش رویترز، طبق داده های آژانس بین المللی انرژی، اتحادیه اروپا در حال بررسی اقداماتی است که باید بردارد، زیرا حدود 95 درصد از پنل های خورشیدی و قطعات مورد استفاده در اتحادیه اروپا از چین می آیند.

تولیدکنندگان پنل های خورشیدی محلی اروپایی به بحرانی رسیده اند که می گویند نمی توانند با واردات ارزان و عرضه بیش از حد رقابت کنند. بر اساس گزارش قبلی رویترز در سال گذشته، مشاغل در حال تعطیل شدن هستند، در حالی که “انبوهی” از پنل های چینی در انبارها در سراسر اروپا نشسته اند. این بخش هشدار داده است که نیمی از ظرفیت تولید محلی ممکن است ظرف چند هفته آینده بسته شود، مگر اینکه دولت اقدامی رادیکال انجام دهد – و این به معنای اعمال تعرفه است.

اما همه از این موضوع خوشحال نیستند. رابرت هابک، وزیر اقتصاد آلمان به اتحادیه اروپا نوشت که تعرفه‌های وارداتی از چین می‌تواند به گسترش چشمگیر انرژی سبز اروپا پایان دهد و 90 درصد بازار نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک PV را گران‌تر کند.

همه اینها برای فرانسه که امید زیادی به صنعتی شدن مجدد انرژی سبز اروپا دارد، قرص تلخی بود. پشتیبانی خورشیدی آلمان به دلیل بحران بودجه در خطر بوده است، در حالی که اسپانیا تعرفه واردات پنل های خورشیدی را رد نکرده است. یک مقام دولتی از هلند به رویترز گفت که این کشور “می خواهد واردات فتوولتائیک خورشیدی را با مالیات بر مرز کربن اتحادیه اروپا پوشش دهد.”

به نوبه خود، ایتالیا به تازگی از سرمایه گذاری 90 میلیون یورویی در یک کارخانه تولید پنل های خورشیدی در سیسیل خبر داد.
اقدامات اتحادیه اروپا که روی میز است شامل قانونی برای پیگیری سریع مجوزها برای تولیدکنندگان محلی و دادن مزیت به محصولات اتحادیه اروپا در “مناقصه های فناوری پاک آینده” است.

محدودیت‌های تجاری اهمیت چندانی ندارند – به ویژه از این نظر که اتحادیه اروپا بیش از 320 گیگاوات ظرفیت نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک PV تازه نصب شده تا سال 2025 و 600 گیگاوات تا سال 2030 را هدف قرار داده است – و احتمالاً برای تحقق این امر به  صنعت فتوولتائیک PV چین نیاز دارد.

در ماه سپتامبر، اتحادیه اروپا تحقیقاتی را در مورد صنعت خودروهای برقی چین آغاز کرد، زیرا شرکت‌های اروپایی برای رقابت با واردات خودروهای برقی ارزان و پیشرفته چینی که توسط نیروی کار کم‌هزینه وارد اتحادیه اروپا می‌شوند، تلاش می‌کنند. اتحادیه اروپا در حال بررسی یارانه‌های ناعادلانه و کمپین‌های وام‌دهی بانکی از سوی پکن است که به رشد بیش از حد در چین دامن زد، با ترس از اینکه چین در حال ساخت کارخانه‌های خودرو الکتریکی بسیار فراتر از سطح مورد نیاز برای تقاضای داخلی است. در همین حال، ایالات متحده و اروپا قوانین خود را برای فروش خودروهای چینی و قطعات خودروهای برقی در کشورهایشان تشدید می‌کنند و تعرفه‌های گمرکی در ایالات متحده آنقدر بالاست که چین تمرکز خود را بر سایر حوزه‌ها، یعنی آمریکای جنوبی، آسیا و اروپا معطوف کرده است.

در همین حال، برخی از سازندگان پنل های اروپایی می‌گویند که چین نیز همین کار را با پنل های خورشیدی انجام داده است. گونتر ارفورت، مدیرعامل شرکت سوئیسی مایر برگر، سازنده PV، به رویترز گفت: «صنعت خورشیدی در چین سال‌ها با صدها میلیارد دلار، یارانه راهبردی دریافت می‌کند.
اروپا، در حال حاضر، نمی تواند رقابت کند – و حداقل نیاز به خرید زمان بیشتری برای رسیدن به اهداف حمایتی از صنعت فتوولتائیک داخلی است.

نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو

منبع: electrek.co

انقلابی در رفع آلودگی آب با فناوری پلاسما

فناوری پلاسما انقلابی در تولید لوازم الکترونیکی و تصفیه آب ایجاد کرده است و راه حل های پایداری را برای چالش های مدرن از طریق طراحی های خلاقانه راکتور ارائه می دهد.
دو گروه تحقیقاتی UCO یک راکتور پلاسما (یک گاز یونیزه) را طراحی می‌کنند که توسط امواج مایکروویو نگهداری می‌شود که آلودگی‌زدایی آب‌ از غلظت‌های بالای رنگ را ممکن می‌سازد.

پلاسما یک گاز یونیزه است – یعنی گازی حاوی الکترون‌ها، یون ها، اتم ها، مولکول ها، رادیکال ها و فوتون ها. اغلب به آن حالت چهارم ماده می گویند و در کمال تعجب، در همه چیز نفوذ می کند. پلاسماها که به‌طور مصنوعی با انتقال انرژی به گاز تولید می‌شوند، در لوله‌های فلورسنتی یافت می‌شوند که آشپزخانه‌ها را روشن می‌کنند، و البته به موبایل‌ها اجازه می‌دهند کوچک‌تر و کوچک‌تر شوند.

پلاسما در فناوری
پلاسما یک انقلاب واقعی در دنیای فناوری بوده است. پیش از این، برای حک کردن بر روی صفحات سیلیکونی مدارهای وسایل الکترونیکی مانند تلفن همراه و استفاده از محصولات شیمیایی آلاینده، ضروری بود. در حال حاضر استفاده از پلاسما این امکان را فراهم کرده است که کار را با دقت و تمیزی بیشتری انجام دهیم، این امکان وجود دارد که شکاف‌ها را کوچکتر و کوچکتر کنیم و به همراه آنها دستگاه‌ها را نیز کوچکتر کنیم.
کاربردهای محیطی پلاسما
اما پلاسما کاربردهای دیگری نیز دارد، مانند تصفیه آب. گروه FQM-136 فیزیک پلاسما و FQM-346 کاتالیز آلی و مواد نانوساختار در دانشگاه کوردوبا در یک مطالعه تحقیقاتی با هدف حذف آلاینده‌های موجود در آب با استفاده از پلاسما برای ترویج فرآیندهای شیمیایی همکاری کردند.

با هدف مقابله با مشکل افزایش حضور آلاینده‌های آلی در آب‌ها، مانند رنگ‌ها و سایر ترکیبات حاصل از فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی در آب‌هایی که اکوسیستم‌ها را بی‌ثبات می‌کنند، این محققان استفاده از پلاسما را انتخاب کردند.

پیشرفت در رفع آلودگی آب
در سال 2017، آنها برای اولین بار نشان دادند که پلاسمای آرگون القا شده توسط امواج Open-air microwaves _ نوع جدیدی از مایکروویو هستند که به جای استفاده از محفظه فلزی دربسته، از تابش امواج مایکروویو در فضای باز استفاده می‌کنند _ هنگام اثر بر روی آب، گونه‌های واکنشی حاوی اکسیژن و نیتروژن (مانند رادیکال‌های هیدروکسیل، پراکسید هیدرونوس، رادیکال‌های نیتروژن) را در جهت ضد آلودگی آب تولید می‌کنند. اکنون محققان Juan Amaro Gahete، Francisco J. Romero Salguero و María C. García موفق به طراحی راکتوری از این نوع پلاسما شده اند و میزان تولید این گونه های فعال در آب را به میزان قابل توجهی افزایش داده و در نتیجه تخریب غلظت های بالا را ممکن می‌سازند. نمونه اش تجزیه رنگ ها (در این مورد، متیلن بلو) تنها در چند دقیقه.

source:The researchers Francisco J. Romero, Juan Amaro and Maria C García. Credit: University of Cordoba

نوآوری در طراحی راکتور پلاسما
این امر با تغییر طراحی سورفاترون، دستگاه فلزی که انرژی تولید کننده مایکروویو را با پلاسما مخلوط می‌کند تا آن را حفظ کند، به دست آمد. پروفسور ماریا توضیح داد: «کاری که ما انجام داده‌ایم این است که یک قطعه کوچک سیلیکون را در لوله تخلیه کوارتز قرار داده‌ایم که اجازه می‌دهد پلاسمای متفاوتی تولید شود، پلاسمایی که رشته‌ای نیست و در ایجاد گونه‌های فعال هنگام تعامل با آب کارآمدتر است». سی. گارسیا اشاره میکند اجزای پلاسما فوق الذکر، هنگام تعامل با آب، گونه های اکسید کننده ای تولید می کنند که قادر به تجزیه ترکیبات آلی و کشتن میکروارگانیسم ها هستند، که به این راکتور پلاسما اجازه می دهد تا در برنامه‌های مربوط به تصفیه آب استفاده شود.
پروفسور گارسیا توضیح داد این پیکربندی جدید، کاربرد این نوع پلاسما را گسترش می دهد. این طرح به طور کامل پیکربندی میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط سورفاترون را برای ایجاد پلاسما تغییر می‌دهد و در نتیجه پلاسمایی با خواص متفاوت و کارآمدتر به دست می‌آید و همچنین مشکل رشته‌بندی (تقسیم ستون پلاسما به رشته‌های متعدد) را که باعث بی‌ثباتی می‌شود، از بین می‌برد.

آینده پاکسازی پلاسما
و سپس… آلودگی زدایی. پروفسور فرانسیسکو جی. رومرو ادامه داد: «آن گونه‌های اکسیدکننده‌ای که در اثر عمل پلاسما ایجاد می‌شوند، بسیار واکنش‌پذیر هستند و تخریب مواد آلی داخل آب را ممکن می‌سازند». برای اینکه این اتفاق بیفتد، پلاسما وارد آب نمی شود. بلکه به گونه ای ساخته شده است که از راه دور عمل کند، به طوری که بین آب و پلاسما منطقه ای از هوا وجود دارد که در آن واکنش های متعددی به دلیل برخورد بین گونه های برانگیخته و مولکول های اکسیژن، نیتروژن و بخار آب و “گونه های واکنشی که منتشر می شوند” رخ می دهد. وارد مایع شده و در نهایت با آلاینده ها ترکیب می شوند.

پژوهشگر خوان آمارو، گفت: پتانسیل ضد آلودگی این نوع پلاسما با این طرح جدید، برای کاهش غلظت‌های بالای رنگ متیلن بلو در آب، با نتایج بسیار کارآمد از نظر انرژی، دستیابی به حذف کامل رنگ همراه با کاهش زمان‌ تصفیه، آزمایش شده است.
بنابراین، با این کار، پیشرفت قابل توجهی در کاربردهای پلاسما حاصل شد که “حالت چهارم ماده” با ارائه یک گاز پایدار و تبدیل آن به گاز یونیزه، تقریباً برای همه چیز قابل استفاده است: ساخت ریزتراشه ها، ضدعفونی کردن سطوح، التیام زخم ها، رسوب پوشش های ضد انعکاس روی شیشه‌ها، بهبود جوانه زنی بذر، بازیابی ضایعات، فعال کردن سطح پلاستیک ها برای دستیابی به چسبندگی بهتر رنگ و کاربردهای بی شمار دیگر.

منبع: «دستگاه سورفاترون اصلاح‌شده برای بهبود تولید RONS با کمک مایکروویو پلاسما و تجزیه متیلن بلو در آب» توسط Juan Amaro-Gahete، Francisco J. Romero-Salguero و Maria C. Garcia، 29 نوامبر 2023، Chemosphere.
DOI: 10.1016/j.chemosphere.2023.140820