הפיזיקה של אנרגיה נקייה

טכנולוגיות אנרגיה מתחדשת אינן רק פלאים הנדסיים; הן יישומים ישירים של פיזיקה בסיסית.שמש, רוח, הידרו ומערכות גיאותרמאל הן בעלות תחרותית עם דלקים מאובנים ברוב האזורים, עם העלות המדרגת של חשמל (LCOE) מעקרונות פוטו-וולטאיים סולאריים (PV) נופלים בכ-90% מעל העשור האחרון על פי ה-FLT:0 אנרגיה בינלאומית (Fallow) ממערכות חשמל מתקדמות, כלומר, כאשר הן יכולות לפעול במהירות על ידי מערכת חשמל מגנטית, כאשר הן יכולות להיות מקודמותת, כאשר הן מקודמותתות, כלומר, כאשר הן מקודמותתות, כלומר, הן יכולות להיות מבוססות על ידי מערכת חשמל מגנטיות, כאשר הן יכולות להיות מקודמות על ידי למעלה מקודמות על ידי למעלה מקודמותתות, כאשר הן יכולות להיות מבוססות על ידי למעלה מקודמותת, כאשר הן יכולות להיות בעלות של מערכת חשמל, כאשר הן יכולות להיות מקודמות, כאשר הן יכולות להיות מקודמות על ידי כ-90% מהקודמות, כאשר הן יכולות להיות מבוססות על ידי למעלה מקודמות, כאשר הן יכולות להיות מקודמות, כאשר הן יכולות להיות מקודמות, כאשר הן יכולות להיות מקודמות, כאשר הן יכולות להיות בעלות של מערכת חשמל מגנטיות, כאשר

אפקט Photovoltaic: המרת אור לתוך זרם חשמל

הלב של כל פאנל סולארי הוא אפקט photovoltaic (PV), תהליך שהתגלה בשנת 1839 על ידי הפיזיקאי הצרפתי אדמונד Becquerel. כאשר פוטונים מאור השמש להכות חומר מוליכים למחצה, הם מעבירים את האנרגיה שלהם לאלקטרונים בתוך הנקה האטומית.אם האנרגיה של הפוטון עולה על ה-Switch של החומר - האנרגיה המינימלית הנדרשת כדי לשחרר אלקטרונים מהקשר האטומי שלה - הוא להשאיר מאחור מטען חשמלי חיובי של חשמל סולארי.

עם זאת, אלקטרונים חופשיים נעים באקראי אינם מהווים זרם שימושי.כדי לחלץ עבודה, האלקטרונים חייבים להיות מופנים דרך מעגל חיצוני.כיוון זה מונדס לתוך התא הסולארי עצמו באמצעות יצירת צומת pn.

צומת P-N ושדה החשמל

סיליקון גבישי טהור הוא מוליכים למחצה אינטרינריים עם ארבעה אלקטרונים של valence. כדי ליצור צומת p-n, יצרנים מציגים זיהומים ספציפיים לתוך הסיליקון . Phosphorus, שיש לו חמישה אלקטרונים valence, יוצר עודף של אלקטרונים חופשיים, להרכיב n-type (שלילי) סיליקון, עם שלושה אלקטרונים, יוצר עודף של חורים חיוביים, להרכיב עודף של עודף של סיליקון (סיליקון).

כאשר שני החומרים האלה מצטרפים, אלקטרונים מהצד n-type באופן טבעי מתפוגגים מעבר לצומת אל הצד הטיפי.הגירה זו יוצרת אזור דק בשם אזור המחיקה, שבו האשמות חיוביות ושליליות מצטברות על צדי הממשק. הפרדה זו אחראית יוצרת צד קבוע של זרם חשמלי מול החורים המחוברים בצד החשמלי.

Bandgap אנרגיה ותגובה ספציפית

מדוע סיליקון?הגל של סיליקון גבישי הוא בערך 1.1 תנודות אלקטרוניות (eV) ערך זה הוא מתאים היטב להפצת האנרגיה של אור השמש. Photons עם אנרגיה מתחת ל-1.1 eV (אור לא מוכר) לעבור דרך התא מבלי להיספג. Photons עם אנרגיה מעל 1.1V (אור בלתי-מסוגל) נספגים, אבל עודף אנרגיה הוא מומרת לחום במקום למגבלות אלה של נפח אווירי.

גבול פיזי זה היה מחושב בשנת 1961 על ידי ויליאם הארלי והנס-ג'וכאים קוייזר (Hans-Joachim Queisser) עבודתם הקימה את הגבול ההלם-Queisser (SQueisser) הקובע כי תא סולארי חד-צדדי יכול להמיר לא יותר מ-33.7% של מקרי אור השמש לחשמל. התקרה זו אינה השתקפות של הנדסה גרועה, אלא תוצאה של הפיזיקה הבסיסית של מוליכים למחצה וקרינת שחור.

בתי מלון ב-Sur Solar Cell Manufacturing and Technology

בעוד העיקרון הוא פשוט, ייצור תאים סולאריים יעילים דורש שליטה על טוהר חומרי ומבנה גבישי.הרוב המכריע של לוחות סולאריים נופלים לשלוש קטגוריות עיקריות, כל אחת עם עלות ייחודית ומאפיינים ביצועים.

Monocrystalline Silicon (c-Si)

תאים מונוקריסטלליין נחתכים גביש סיליקון יחיד, מתמשך גדל באמצעות תהליך Czochralski. שיטה זו מייצרת מנוף מאוד הורה עם מעט פגמים, ומאפשרים מובילי מטען לנוע בחופשיות. תאים אלה להשיג את היעילות המסחרית הגבוהה ביותר, בדרך כלל בין 20% ל 24%, והם מאופיין על ידי המראה השחור שלהם.הם גם נוטים לבצע טוב יותר בתנאים נמוכים ויש להם תהליך אנרגיה ארוך יותר.

Polycrystalline Silicon (multi-Si)

תאים פוליקריסטלליין מיוצרים על ידי התכה של סיליקון ליהוק אותו לתוך עובש, להרכיב גרגרי גביש מרובים. הגבולות בין דגנים אלה לפעול כמו אתרי recombination שבו אלקטרונים וחורים יכולים להיפגש מוקדם, להפחית את היעילות. לוחות multi-Si מסחריים בדרך כלל נע בין 17% ל-20% יעילות. הם היו כחול ייחודי, מבהק, והם בדרך כלל פחות יקרים לייצר מאשר monocrystalsline, אם כי הם ירדו ירידה בשוק שלהם.

« תאים סולאריים דקים

טכנולוגיות דק-סרט להפקיד שכבת מיקרומטר-תין של חומר מוליכים למחצה על תת-קרקעי של זכוכית, מתכת או פלסטיק.חומרים נפוצים כוללים ספירת קדמיום (CdTe), הנחושת ברדיום גליום זרע (CIGS), וסיליקון amorphous (a-Si) רזה סרטים הם קלים, גמישים וזולים לייצור בקנה מידה.

אדריכלות תאים מתקדמת: PERC, HIT, IBC

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

גורמים גוברים על ביצועי השמש האמיתיים בעולם

בעוד תאים מעבדה יכולים לגשת למגבלת SQ, מודולים בעולם האמיתי עומדים בפני הפסדים משמעותיים. מעצבי מערכת חייבים לקחת בחשבון את המשתנים מעבר ליעילות הפנימית של התא.

  • (FLT:0) השתקפות וסוילינג: FLT:1 גם עם ציפויים אנטי-פרימיטיביים, 23% מאור האירוע משתקף משטח הזכוכית. Accumulated אבק, שלג ועיטות ציפורים יכולים להפחית את התפוקה ב-5% עד 20% באזורים יבשים או מזוהמים.
  • (FLT:0) טמפרture Slackerature Slackרגישות:FLT:1 לתאים קריסטלים לאבד כ 0.4% מכוח הדירוג שלהם עבור כל מעלות צלזיוס מעל 25 מעלות צלזיוס ישיר, לוחות יכולים להגיע בקלות ל-65 מעלות צלזיוס, וכתוצאה מכך ירידה של 16% כוח. Bifacial מודולים ו עיצובים ממקדמים זרימת אוויר יכול לעזור להפחית את ההפסד התרמי.
  • (FLT:0) אבדות אנגולריות ו-Shading:03F1) Output הוא פרופורציה של הזווית בין הפאנל לבין השמש הישירה (אובדן הקולי) של תא יחיד יכול להפחית באופן דרסטי את הפלט של מחרוזת שלמה אלא אם כן עקיצות חתומות משולבות כדי ליישר סביב תא הצלד.
  • (FLT:0Cabling and Inverter Losses:BuildFLT:1) DC נוסע מן הלוחות אל מולר, אשר ממיר אותו לחשמל AC לא תואם רשת.יעילות בלתי נמנעת השתפרה באופן משמעותי, לעתים קרובות להגיע 96-99%.

עקרונות היסוד של טכנולוגיות חדשות

הrigor המדעי המשמש photovoltaics חל דומה מקורות מתחדשים אחרים.כל טכנולוגיה מרתמה פלוקס אנרגיה טבעי ייחודי באמצעות חוקים פיזיים ספציפיים.

Wind Power: Aerodynamics and Betz's Law

טורבינות הרוח להמיר את האנרגיה הקינטית של העברת אוויר לאנרגיה מכנית רוטאלית.הכוח בזרם רוח הוא פרופורציה לקוביית המהירות שלו, כלומר אתר עם מהירויות רוח ממוצעות של 7 מ"מ / יש כמעט FLT:0doubleearFLT:1 פוטנציאל האנרגיה של אתר עם 5.5 מ"מ / s זה מערכת יחסים מעוקבת עושה בחירה קריטית.

כמות האנרגיה הקינטית טורבינה יכולה לחלץ מן הרוח מוגבלת על ידי חוק בוץ למקסימום של 59.3%.זה כי הרוח לא ניתן להביא להפסקת מוחלט; זה חייב לשמור כמה מהירות כדי לצאת מהמטוס המסתובב. בפועל, טוב מאוד מותאמות היטב של טורבינות בקנה מידה טוב להשיג יעילות של 35-45%.

כוח הידרואלקטרי: פוטנציאל פוטנציאלי ו- Kinetic Flow

כוח הידרול רותם את האנרגיה הפוטנציאלית של מים נופלים מגובה.הכוח שנוצר הוא פרופורציה למוצר של קצב זרימת המים (שטח לשנייה) ואת הראש היעיל (ירידה מילולית) טורבינות מודרנית, כגון פרנסיס ו- קפלן עיצובים, יכול להמיר מעל 90% של האנרגיה המכנית של המים לחשמל, מה שהופך את הכוח היעיל ביותר של אחסון חשמל, כמו פעולות מסיביות כגון: ירידה של חשמל עודף של 1F) עבור חשמל עודף חשמל, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, ירידה של צריכת חשמל של 1F למטה, 000 אנרגיה גבוהה יותר.

ג'רמי: הרהיט הפנימי של כדור הארץ

כוח גאוותרמאל מסתמך על טמפרטורת ⁇ בין הפנים החמים של כדור הארץ לבין פני השטח שלה.בצמחים הידרותרמיים, בארות מקודמות של מים חמים או קיטור. צמחי קיטור נפרדים מים חמים בלחץ גבוה לתוך קיטור כדי לנהוג טורבינות; צמחי קיטור יבשים להשתמש ישירות.במעגל גלי חום עובר דרך החלפת חום כדי לחוסם חום כדי לרפא חום עם נוזל טבעי, אשר יש לוצית חום, אשר יש להם יותר, אז להפעיל את הסביבה הטבעית נמוכה יותר, אשר יש צורך נמוך יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כדי להפחית את הסביבה נוזל חם יותר, כלומר, כלומר, כדי לרפא פצעים חמים יותר, כדי להפחית את זהה, כדי לרפא אוויר חם יותר, כדי לרפא חום טבעי נוזל חם יותר, 000.

אנרגיה באוקיינוס: Tidal and Wave

אנרגיה טריאידית היא צפויה מאוד כי היא מונעת על ידי כוחות הכבידה של הירח והשמש. ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Biomass: מאוחסן אנרגיה כימית

אנרגיה ביומסה משתמשת באנרגיה הכימית המאוחסנים בחומר אורגני באמצעות פוטוסינתזה.בעירה ישירה של עץ או שאריות חקלאיות מייצרת חום עבור טורבינות קיטור.מתקדמים כוללים העיכול אנירובי לייצר ביוגז (בעיקר מתאן) ותוססת לייצר את קצבאות פחמן-אוניברסאליות, אך שיקול מדעי קריטי הוא FLT:0Lifecycle מאזן פחמןLTFalphiralphíd אם הוא נספג באופן משמעותי, אשרת, כמו גם הוא חי, כמו גם את פליטה, עם זאת, עם זאת, שינוי פחמן-פח, כמו גם הוא שווה ערך, עם זאת, עם זאת, עם זאת, כמו גם עלייה משמעותית, עם זאת, עם זאת, כמו גם עלייה פחמן-חמצני, עם זאת, עם זאת, הוא פחמן-חמצני, הוא פחמן-חמצני, עם זאת, הוא אורך חיים.

שילוב גריידי ומדע של אנרגיה

השמש והרוח הם משתנים על ידי הטבע. integrating חדירה גבוהה של משאבים אלה דורש פתרונות אחסון אנרגיה חזקים.אחסון חלקה את השגיאה בין דור וביקוש, מתן אינרציה, רגולציה תדירות וכוח משלוח.

אחסון אלקטרו-כימי (Lithium-Ion)

סוללות ליתיום-יון (Li-ion) שולטות בשוק בקנה מידה רשת בשל יעילות הסבב הגבוהה שלהם (85-95%), צפיפות אנרגיה גבוהה, וירידה מהירה במשקל.כימיה התא הבסיסית כוללת את התנועה של ליתיום בין קטוודה (דחיסות NMC או LFP) ו anode (גרף איטי) במהלך תשלום ושחרור LFP (Pahonium Phosium) עבור מחזור בטיחותי נמוך יותר, אם כי יש לחץ דם גבוה יותר מאשר מערכת אבטחה גבוהה יותר מאשר מערכת אבטחה גבוהה יותר.

הידרוגן ירוק וחשמלן

הידרוד משובש נשאר יכולת האחסון המותקנת הגדולה ביותר בעולם, המציעה אחסון לטווח ארוך (8-16 שעות) בעלויות נמוכות מאוד.עבור משך זמן ארוך יותר או אחסון עונתי, מימן ירוק מתעורר.מרחיב חשמל מתחדשים מחשמל מתחדש (H2O) לסוללות מים (H2) וחמצן (O2).המימן יכול להיות מאוחסן במערות מלח או טנקים מתוחים (30 שבועות מאוחר יותר של חשמל מכווץ) הופך לקיבולת של חשמל מופחתת לחלוטין.

טכנולוגיות מתפתחות והנתיב קדימה

המחקר המדעי ממשיך לדחוף את הגבולות של מה שניתן פיזית.Breakthroughs במדעי החומרים, מודלים חישוביים וננוטכנולוגיה יוצרים את הדור הבא של טכנולוגיות מתחדשות.

(FLT:0) תאים סולאריים Perovskite (Perovskite סולריים) 1 (Perovskites) הם סוג של חומרים עם מבנה גבישי ספציפי (ABX3) המציגים ספיגה אור מעולה ניידות מטען המטען. 3 רחב תאים perovskite מעבדה השיגו יעילות גבוהה יותר מאשר כל טכנולוגיה PV אחרת בהיסטוריה, עכשיו מעל 26% תאים חד-פעמיים.

(ה) [ה]התמ"ל]:0 [החלל] השמש (החלים] [ה]] [ה]]] [ה]]] [ההההההההההההההההההתעלמות] [ה] בנוגע למגבלות השימוש במשאבים על ידי הגבלת מים וצמצום רמת הפחתת רמת הפחתת רמת הפחתת רמת הפחתת רמת ה-ה של ה-הההה של ה-ה של ה-ההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההחליפה של ה-MRIFD25%] של ה-DRDC], וצמצום של ה-[[החלמהותם של ה-[[החלמהל"החליפה"מעגלההחליפה"מתקני ה[[החליפה"הההההההההה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה

מסקנה: מוסד מדעי לא מודע

מהאפקט הפוטו-וולטאי שמשל תאים סולאריים למעלית האירודינמי שמניעה טורבינות רוח, טכנולוגיות אנרגיה מתחדשות מושרשות בעקרונות מדעיים מבוססים היטב.יעילותן של מערכות אלה כבולה על ידי חוקים פיזיים, כגון הגבלת ההלם-קוואיסססססייזר וחוק בוץ', אך חדשנות מתמשכת בחומרים מדעיים, תרמודינמיקה ואלקטרוכימיה ממשיכה לדחוף את הגבולות הטבעיים הללו על ידי הבנה מדעית ומימוש של טכנולוגיות בסיסיות אלה, אך לא ניתן לשפר את עלויות אנרגיה גלובליות, אך לאינטריות, אלא גם את מערכות מתפתחות, אך לאינטריות, אך לא יכולות לשפר את עלויות אנרגיה חכמות, אלא להמשיך ולשפר את עלויות מערכת אנרגיה, אלא גם את עלויות הפיתוח של חומרים גלובליות, אך לאינטריות, אך הן יכולות לשפר את מערכות אנרגיה חכמות, אך שינויים, אך שינויים גלובליות, אך שינויים, אך הן יכולות לשפר את עלויות הפיתוח של חומרים גלובליות, אך שינויים גלובליות, אך שינויים, אך שינויים, אך שינויים גלובליות, אך שינויים, אך שינויים בתחום המדע, אך שינויים, אך טכנולוגיות חכמות, אך הן יכולות לשפר את פני מדע, אך שינויים, אך שינויים, אך שינויים, אך שינויים, אך שינויים, אך שינויים, אך שינויים גלובליות, אך טכנולוגיות חכמות, אך טכנולוגיות