Ndërsa qytetërimi rritet, energjia e nevojshme për të mbështetur mënyrën tonë të jetesës rritet çdo ditë, duke kërkuar që ne të gjejmë mënyra të reja dhe inovative për të shfrytëzuar burimet tona të rinovueshme, si rrezet e diellit, për të krijuar më shumë energji për shoqërinë tonë për të vazhduar Progresin.
Drita e diellit ka siguruar dhe mundësuar jetën në planetin tonë për shekuj. Qoftë në mënyrë të drejtpërdrejtë apo të tërthortë, dielli lejon gjenerimin e pothuajse të gjitha burimeve të njohura të energjisë si karburantet fosile, hidro, era, biomasa, etj. Ndërsa qytetërimi rritet, energjia e nevojshme për të mbështetur mënyra jonë e jetesës rritet çdo ditë, duke kërkuar që ne të gjejmë mënyra të reja dhe inovative për të shfrytëzuar burimet tona të rinovueshme, si rrezet e diellit, për të krijuar më shumë energji për shoqërinë tonë për të vazhduar Progresin.
Që në botën e lashtë ne kemi qenë në gjendje të mbijetojmë me energjinë diellore, duke përdorur dritën e diellit si një burim energjie e origjinën në ndërtesat e ndërtuara më shumë se 6000 vjet më parë, duke e orientuar shtëpinë në mënyrë që rrezet e diellit të kalojnë nëpër hapje që veprojnë si një formë ngrohjeje. Mijëra vjet më vonë, egjiptianët dhe grekët përdorën të njëjtën teknikë për t'i mbajtur shtëpitë e tyre të freskëta gjatë verës duke i mbrojtur nga dielli [1]. Dritaret e mëdha me një xham përdoren si dritare termike diellore, duke lejuar nxehtësinë nga dielli të hyjë, por duke i bllokuar nxehtësia brenda. Drita e diellit nuk ishte vetëm thelbësore për nxehtësinë që prodhonte në botën e lashtë, por përdorej gjithashtu për të ruajtur dhe ruajtur ushqimin përmes kripës. Në kripëzim, dielli përdoret për të avulluar ujin toksik të detit dhe për të marrë kripën, e cila mblidhet. në pishinat diellore [1]. Në Rilindjen e vonë, Leonardo da Vinci propozoi aplikimin e parë industrial të koncentratorëve diellorë pasqyrë konkave si ngrohës uji, dhe më vonë Leonardo propozoi gjithashtu teknologjinë e saldimit të copp.duke përdorur rrezatimin diellor dhe duke lejuar zgjidhje teknike për të drejtuar makineritë e tekstilit [1]. Së shpejti gjatë Revolucionit Industrial, W. Adams krijoi atë që tani quhet një furrë diellore. Kjo furrë ka tetë pasqyra simetrike qelqi argjendi që formojnë një reflektor tetëkëndor. Drita e diellit është i përqendruar nga pasqyrat në një kuti druri të mbuluar me xhami ku do të vendoset tenxherja dhe do ta lëmë të vlojë[1]. Përpara disa qindra vjet dhe motori me avull diellor u ndërtua rreth vitit 1882 [1]. Abel Pifre përdori një pasqyrë konkave 3.5 m në diametër dhe e fokusoi atë në një kazan cilindrik me avull që prodhonte fuqi të mjaftueshme për të drejtuar makinën e shtypjes.
Në vitin 2004, centrali i parë komercial i përqendruar diellor në botë i quajtur Planta Solar 10 u krijua në Sevilje, Spanjë. Drita e diellit reflektohet në një kullë prej rreth 624 metrash, ku janë instaluar marrës diellorë me turbina me avull dhe gjeneratorë. Kjo është e aftë të gjenerojë energji për të furnizuar më shumë se 5,500 shtëpi. Pothuajse një dekadë më vonë, në 2014, u hap termocentrali më i madh në botë i energjisë diellore në Kaliforni, SHBA. Impianti përdori më shumë se 300,000 pasqyra të kontrolluara dhe lejoi prodhimin e 377 megavat energji elektrike për të fuqizuar rreth 140,000 shtëpi. 1].
Jo vetëm që po ndërtohen dhe përdoren fabrika, por konsumatorët në dyqanet e shitjes me pakicë po krijojnë gjithashtu teknologji të reja. Panelet diellore bënë debutimin e tyre, madje edhe makinat me energji diellore hynë në lojë, por një nga zhvillimet më të fundit që ende nuk është shpallur është e reja diellore. teknologjia e veshjes me energji elektrike.Duke integruar një lidhje USB ose pajisje të tjera, ajo lejon lidhjen nga veshjet me pajisje të tilla si burimet, telefonat dhe kufjet, të cilat mund të karikohen në lëvizje. Vetëm disa vite më parë, një ekip studiuesish japonezë në Riken Instituti dhe Torah Industries përshkruan zhvillimin e një qelize të hollë diellore organike që do të ngrohte rrobat në veshje, duke lejuar qelizën të thithë energjinë diellore dhe ta përdorë atë si burim energjie [2] ]. Qelizat mikro diellore janë qeliza organike fotovoltaike me termike stabilitet dhe fleksibilitet deri në 120 °C [2]. Anëtarët e grupit kërkimor bazuan qelizat organike fotovoltaike në një material të quajtur PNTz4T [3]. PNTz4T është një polimer gjysmëpërçues i zhvilluar më parë nga Riken për të shkëlqyer enstabiliteti mjedisor dhe efikasiteti i lartë i konvertimit të fuqisë, më pas të dy anët e qelizës janë të mbuluara me elastomer, një material i ngjashëm me gomë [3]. Në këtë proces, ata përdorën dy elastomerë akrilik të para-shtrirë 500 mikron të trashë që lejojnë dritën të hyjë qeliza por parandalon hyrjen e ujit dhe ajrit në qelizë. Përdorimi i këtij elastomeri ndihmon në reduktimin e degradimit të vetë baterisë dhe zgjatjen e jetës së saj [3].
Një nga të metat më të dukshme të industrisë është uji. Degjenerimi i këtyre qelizave mund të shkaktohet nga një sërë faktorësh, por më i madhi është uji, armiku i përbashkët i çdo teknologjie. Çdo lagështi e tepërt dhe ekspozimi i zgjatur ndaj ajrit mund të ndikojë negativisht në efikasitetin e qelizave organike fotovoltaike [4]. Ndërsa ju mund të shmangni marrjen e ujit në kompjuter ose telefon në shumicën e rasteve, nuk mund ta shmangni atë me rrobat tuaja. Qoftë shi apo lavatriçe, uji është i pashmangshëm. Pas testeve të ndryshme në qeliza organike fotovoltaike me qëndrim të lirë dhe qeliza fotovoltaike organike e veshur me dy anë, të dyja qelizat fotovoltaike organike u zhytën në ujë për 120 minuta, u arrit në përfundimin se fuqia e qelizës fotovoltaike organike të lirë ishte Efikasiteti i konvertimit zvogëlohet vetëm nga 5.4%.Qelizat u ulën me 20.8% [5].
Figura 1. Efikasiteti i normalizuar i konvertimit të fuqisë si funksion i kohës së zhytjes. Shiritat e gabimit në grafik paraqesin devijimin standard të normalizuar nga mesatarja e efiçencës fillestare të konvertimit të fuqisë në secilën strukturë [5].
Figura 2 përshkruan një zhvillim tjetër në Universitetin Nottingham Trent, një qelizë diellore në miniaturë që mund të futet në një fije, e cila më pas është endur në një tekstil [2]. Çdo bateri e përfshirë në produkt plotëson disa kritere për përdorim, siç janë kërkesat e 3 mm e gjatë dhe 1,5 mm e gjerë[2]. Çdo njësi është e laminuar me një rrëshirë të papërshkueshme nga uji për të lejuar larjen e rrobave në dhomën e lavanderi ose për shkak të motit [2]. Bateritë janë gjithashtu të përshtatura për rehati dhe secila është montuar në një mënyrë që nuk del jashtë apo irriton lëkurën e përdoruesit. Në kërkime të mëtejshme u zbulua se në një pjesë të vogël veshjeje të ngjashme me një seksion prej 5 cm^2 pëlhure mund të përmbajë pak më shumë se 200 qeliza, duke prodhuar në mënyrë ideale 2,5 – 10 volt energji, dhe arriti në përfundimin se ka vetëm 2000 qeliza Qelizat duhet të jenë në gjendje të karikojnë telefonat inteligjentë [2].
Figura 2. Mikro qelizat diellore 3 mm të gjata dhe 1,5 mm të gjera (foto me mirësjellje nga Universiteti Nottingham Trent) [2].
Pëlhurat fotovoltaike bashkojnë dy polimere të lehta dhe me kosto të ulët për të krijuar tekstile që gjenerojnë energji. I pari nga dy komponentët është një mikrocelula diellore, e cila merr energji nga rrezet e diellit dhe e dyta përbëhet nga një nanogjenerator, i cili konverton energjinë mekanike në energji elektrike. 6].Pjesa fotovoltaike e pëlhurës përbëhet nga fibra polimer, të cilat më pas janë të veshura me shtresa mangani, oksid zinku (një material fotovoltaik) dhe jodur bakri (për grumbullimin e ngarkesës) [6]. Qelizat më pas thuren së bashku me një tel i vogël bakri dhe i integruar në veshje.
Sekreti pas këtyre risive qëndron në elektrodat transparente të pajisjeve fleksibël fotovoltaike.Elektrodat përçuese transparente janë një nga komponentët në qelizat fotovoltaike që lejojnë dritën të hyjë në qelizë, duke rritur shkallën e grumbullimit të dritës. Përdoret oksid kallaji i dopuar me indium (ITO) për të fabrikuar këto elektroda transparente, e cila përdoret për transparencën e saj ideale (>80%) dhe rezistencën e mirë të fletës, si dhe stabilitetin e shkëlqyer mjedisor [7]. ITO është thelbësore sepse të gjithë përbërësit e tij janë në përmasa gati perfekte. Raporti i trashësia e kombinuar me transparencën dhe rezistencën maksimizon rezultatet e elektrodave [7]. Çdo luhatje në raport do të ndikojë negativisht në elektroda dhe në këtë mënyrë performancën. Për shembull, rritja e trashësisë së elektrodës redukton transparencën dhe rezistencën, duke çuar në degradim të performancës. Megjithatë, ITO është një burim i kufizuar që konsumohet shpejt. Hulumtimet kanë qenë të vazhdueshme për të gjetur një alternativë që jo vetëm që arrinITO, por pritet të tejkalojë performancën e ITO-s [7].
Materialet si substrate polimere që janë modifikuar me okside përçuese transparente janë rritur në popullaritet deri më tani. Fatkeqësisht, këto nënshtresa janë treguar të brishtë, të ngurtë dhe të rëndë, gjë që redukton shumë fleksibilitetin dhe performancën [7]. Studiuesit ofrojnë një zgjidhje për duke përdorur qeliza diellore fleksibël të ngjashme me fibra si zëvendësues të elektrodave. Një bateri fibroze përbëhet nga një elektrodë dhe dy tela metalikë të veçantë që janë të përdredhur dhe kombinuar me një material aktiv për të zëvendësuar elektrodën [7]. Qelizat diellore kanë treguar premtime për shkak të peshës së tyre të lehtë , por problemi është mungesa e zonës së kontaktit ndërmjet telave metalikë, gjë që redukton zonën e kontaktit dhe si rrjedhim rezulton në degradim të performancës fotovoltaike [7].
Faktorët mjedisorë janë gjithashtu një motivues i madh për kërkime të vazhdueshme. Aktualisht, bota mbështetet shumë në burimet e energjisë jo të rinovueshme si lëndët djegëse fosile, qymyri dhe nafta. Zhvendosja e fokusit nga burimet e energjisë jo të rinovueshme në burimet e rinovueshme të energjisë, duke përfshirë energjinë diellore, është një investim i domosdoshëm për të ardhmen. Çdo ditë miliona njerëz ngarkojnë telefonat e tyre, kompjuterët, laptopët, orët inteligjente dhe të gjitha pajisjet elektronike, dhe përdorimi i pëlhurave tona për të karikuar këto pajisje vetëm duke ecur mund të reduktojë përdorimin tonë të lëndëve djegëse fosile. Edhe pse kjo mund të duket e parëndësishme në një shkallë të vogël prej 1 apo edhe 500 personash, kur shkallëzohet deri në dhjetëra milionë mund të reduktojë ndjeshëm përdorimin tonë të lëndëve djegëse fosile.
Panelet diellore në termocentralet diellore, duke përfshirë ato të montuara në majë të shtëpive, dihet se ndihmojnë në përdorimin e energjisë së rinovueshme dhe reduktojnë përdorimin e lëndëve djegëse fosile, të cilat përdoren ende shumë.Amerika.Një nga problemet kryesore për industrinë është sigurimi i tokës për të ndërtoni këto ferma. Një familje mesatare mund të mbështesë vetëm një numër të caktuar panelesh diellore dhe numri i fermave diellore është i kufizuar. Në zonat me hapësirë të bollshme, shumica e njerëzve janë gjithmonë në mëdyshje për të ndërtuar një termocentral të ri diellor, sepse ai mbyll përgjithmonë mundësinë dhe potencialin e mundësive të tjera në tokë, të tilla si bizneset e reja. Ka një numër të madh instalimesh panelesh fotovoltaike lundruese që mund të gjenerojnë sasi të mëdha energjie elektrike kohët e fundit, dhe përfitimi kryesor i fermave diellore lundruese është ulja e kostos [8]. toka nuk përdoret, nuk ka nevojë të shqetësoheni për kostot e instalimit në majë të shtëpive dhe ndërtesave. Të gjitha fermat diellore lundruese të njohura aktualisht janë të vendosura në trupa ujorë artificialë, dhe në të ardhmen do tëËshtë e mundur që këto ferma të vendosen në trupa ujorë natyrorë.Rezervuarët artificialë kanë shumë përparësi që nuk janë të zakonshme në oqean [9]. Rezervuarët e krijuar nga njeriu janë të lehtë për t'u menaxhuar, dhe me infrastrukturën dhe rrugët e mëparshme, fermat thjesht mund të instalohen. Fermat diellore lundruese janë treguar gjithashtu të jenë më produktive sesa Fermat diellore me bazë tokësore për shkak të ndryshimeve të temperaturës midis ujit dhe tokës [9]. Për shkak të nxehtësisë së lartë specifike të ujit, temperatura e sipërfaqes së tokës është përgjithësisht më e lartë se ajo e trupave ujorë dhe temperaturat e larta janë treguar se ndikojnë negativisht në performanca e normave të konvertimit të paneleve diellore. Ndërsa temperatura nuk kontrollon se sa rreze dielli merr një panel, ajo ndikon në sasinë e energjisë që merrni nga rrezet e diellit. Në energji të ulëta (d.m.th., temperatura më të ftohta), elektronet brenda panelit diellor do të jenë në një gjendje pushimi, dhe më pas kur rrezet e diellit godasin, ata do të arrijnë një gjendje të ngacmuar [10]. Dallimi midis gjendjes së pushimit dhe gjendjes së ngacmuar është se sa energji gjenerohet në tension. Jo vetëm që dielli mund të ndizetht ngacmojnë këto elektrone, por po ashtu mund të ngrohet. Nëse nxehtësia rreth panelit diellor i jep energji elektroneve dhe i vendos ato në një gjendje të ngacmuar të ulët, voltazhi nuk do të jetë aq i madh kur rrezet e diellit të godasin panelin [10]. Meqenëse toka thith dhe lëshon ngrohen më lehtë se uji, elektronet në një panel diellor në tokë ka të ngjarë të jenë në një gjendje më të ngacmuar, dhe më pas paneli diellor ndodhet në ose afër një trupi uji që është më i freskët. Hulumtimet e mëtejshme vërtetuan se efekti ftohës i uji rreth paneleve lundruese ndihmon për të gjeneruar 12.5% më shumë energji sesa në tokë [9].
Deri më tani, panelet diellore plotësojnë vetëm 1% të nevojave të Amerikës për energji, por nëse këto ferma diellore do të mbillen deri në një të katërtën e rezervuarëve të ujit të krijuar nga njeriu, panelet diellore do të plotësonin gati 10% të nevojave të Amerikës për energji. Në Kolorado, ku lundrojnë panelet u prezantuan sa më shpejt që të ishte e mundur, dy rezervuarë të mëdhenj uji në Kolorado humbën shumë ujë për shkak të avullimit, por me instalimin e këtyre paneleve lundrues, rezervuarët u ndaluan të thaheshin dhe u gjenerua energji elektrike [11]. Edhe një për qind e njerëzve Rezervuarët e prodhuar të pajisur me ferma diellore do të mjaftonin për të prodhuar të paktën 400 gigavat energji elektrike, e mjaftueshme për të fuqizuar 44 miliardë llamba LED për më shumë se një vit.
Figura 4a tregon rritjen e fuqisë së ofruar nga qeliza diellore lundruese në lidhje me figurën 4b. Ndërsa ka pasur pak ferma diellore lundruese në dekadën e kaluar, ato ende bëjnë një ndryshim kaq të madh në prodhimin e energjisë. Në të ardhmen, kur fermat diellore lundruese duke u bërë më e bollshme, energjia totale e prodhuar thuhet të trefishohet nga 0.5TW në 2018 në 1.1TW deri në fund të 2022.[12].
Duke folur për mjedisin, këto ferma diellore lundruese janë shumë të dobishme në shumë mënyra. Përveç reduktimit të varësisë nga lëndët djegëse fosile, fermat diellore reduktojnë gjithashtu sasinë e ajrit dhe dritës së diellit që arrijnë në sipërfaqen e ujit, gjë që mund të ndihmojë në ndryshimin e ndryshimeve klimatike [9]. fermë që zvogëlon shpejtësinë e erës dhe rrezet e diellit direkte që godasin sipërfaqen e ujit me të paktën 10% mund të kompensojë një dekadë të plotë të ngrohjes globale [9]. Për sa i përket biodiversitetit dhe ekologjisë, nuk duket të gjenden ndikime të mëdha negative. Panelet parandalojnë erën e fortë aktiviteti në sipërfaqen e ujit, duke reduktuar kështu erozionin në bregun e lumit, duke mbrojtur dhe stimuluar vegjetacionin.[13]. Nuk ka rezultate përfundimtare nëse ndikohet jeta detare, por masa të tilla si bio-kasollja e mbushur me guaskë e krijuar nga Ecocean kanë është zhytur nën panele fotovoltaike për të mbështetur potencialisht jetën detare.[13]. Një nga shqetësimet kryesore të kërkimit në vazhdim është ndikimi i mundshëm në zinxhirin ushqimor për shkak të instalimit të infrastrukturës si p.sh.panele fotovoltaike në ujë të hapur dhe jo në rezervuarë të krijuar nga njeriu. Meqenëse më pak rrezet e diellit hyjnë në ujëra, ajo shkakton një reduktim të shkallës së fotosintezës, duke rezultuar në një humbje masive të fitoplanktonit dhe makrofiteve. Me reduktimin e këtyre bimëve, ndikimi tek kafshët më i ulët në zinxhirin ushqimor, etj., çon në subvencione për organizmat ujorë [14]. Edhe pse nuk ka ndodhur ende, kjo mund të parandalojë dëmtimin e mëtejshëm të mundshëm të ekosistemit, një pengesë e madhe e fermave diellore lundruese.
Meqenëse dielli është burimi ynë më i madh i energjisë, mund të jetë e vështirë të gjejmë mënyra për ta shfrytëzuar këtë energji dhe ta përdorim atë në komunitetet tona. Teknologjitë dhe risitë e reja të disponueshme çdo ditë e bëjnë të mundur këtë. Ndërkohë që nuk ka shumë veshje të veshura me energji diellore të blesh ose të vizitosh ferma diellore lundruese për t'i vizituar tani, kjo nuk e ndryshon faktin që teknologjia nuk ka potencial të madh apo një të ardhme të ndritur. Qelizat diellore lundruese kanë një rrugë të gjatë për të bërë në kuptimin e jetës së egër për të qenë aq të zakonshme sa panele diellore në majë të shtëpive. Qelizat diellore të veshshme kanë shumë për të bërë përpara se të bëhen po aq të zakonshme sa rrobat që veshim çdo ditë. Në të ardhmen, qelizat diellore pritet të përdoren në jetën e përditshme pa qenë nevoja të fshihen midis rrobat. Ndërsa teknologjia përparon në dekadat e ardhshme, potenciali i industrisë diellore është i pafund.
Rreth Raj Shah Dr. Raj Shah është drejtor i Kompanisë Koehler Instrument në Nju Jork, ku ka punuar për 27 vjet. Ai është një shok i zgjedhur nga kolegët e tij në IChemE, CMI, STLE, AIC, NLGI, INSMTC, Instituti i Fizika, Instituti i Kërkimeve të Energjisë dhe Shoqëria Mbretërore e Kimisë. ASTM Eagle Award Dr. Shah bashkë-redaktoi së fundi librin më të shitur "Fuels and Lubricanants Handbook", detaje të disponueshme në Manualin e ASTM-së për karburantet dhe lubrifikantët e shumëpritur, Botimi i 2-të - 15 korrik. 2020 – David Phillips – Artikull i lajmeve të Petro Industry – Petro Online (petro-online.com)
Dr. Shah ka një doktoraturë në Inxhinieri Kimike nga Universiteti Penn State dhe një anëtar i Shkollës së Menaxhimit Chartered, Londër.Ai është gjithashtu një shkencëtar i autorizuar i Këshillit Shkencor, një Inxhinier i Kartuar i Naftës i Institutit të Energjisë dhe një Këshill Inxhinierësh në Mbretërinë e Bashkuar. Dr.Shahu u nderua kohët e fundit si inxhinier i shquar nga Tau beta Pi, shoqëria më e madhe inxhinierike në Shtetet e Bashkuara. Ai është në bordet këshilluese të Universitetit Farmingdale (Teknologji Mekanike), Universitetit Auburn (Tribologji) dhe Universitetit Stony Brook (Inxhinieri Kimike/ Shkenca dhe Inxhinieria e Materialeve).
Raj është një profesor ndihmës në Departamentin e Shkencës së Materialeve dhe Inxhinierisë Kimike në SUNY Stony Brook, ka botuar mbi 475 artikuj dhe ka qenë aktiv në fushën e energjisë për më shumë se 3 vjet. Më shumë informacion mbi Raj mund të gjeni te Drejtori i Kompanisë Koehler Instrument i zgjedhur si anëtar i Institutit Ndërkombëtar të Fizikës Petro Online (petro-online.com)
Znj. Mariz Baslious dhe z. Blerim Gashi janë studentë të inxhinierisë kimike në SUNY, dhe Dr. Raj Shah kryeson bordin e jashtëm këshillues të universitetit. Mariz dhe Blerimi janë pjesë e një programi praktik në rritje në Koehler Instrument, Inc. në Holtzville, NY, që inkurajon studentët të mësojnë më shumë rreth botës së teknologjive alternative të energjisë.
Koha e postimit: Shkurt-12-2022
