En energía solar, ¿qué queda por inventar o descubrir?

Answer 1

Esta imagen puede parecer aburrida pero cuenta una historia asombrosa: en teoría, hay un aumento de la eficiencia de conversión de energía 4x disponible para la energía solar. Eso es un gran problema ya que no necesitamos mucho aumento de eficiencia para inclinar la balanza del combustible fósil a favor de la energía solar. ¿Por qué se demuestra la eficiencia 4x en esta curva? La curva muestra en términos de los laicos un hecho sorprendente y poco conocido:

Los fotones solares están correlacionados. Al igual que el enredo, o “acción espeluznante a distancia”, la correlación dice que dos fotones, aunque parecen aleatorios de forma independiente, comparten una estructura subyacente común.

La curva anterior muestra el grado de dependencia de correlación de diferentes frecuencias de luz a diferentes distancias. Por ejemplo, los fotones de luz roja (.9 micrones), a una distancia de 60 micrones, comparten el 50% de su estado. La teoría cuántica dice que podemos construir una antena para sintonizar este comportamiento cuántico, de la misma manera que una antena parabólica se sintoniza con la estructura de la señal entrante. La matemática dice que tenemos 4x para recuperar, ¡pero nadie sabe todavía!

Consulte http://spie.org/newsroom/technic… para obtener más información. ¡Aclamaciones!

Answer 2

El último sistema solar aún no ha sido inventado. Aquí hay un par de candidatos:

1) Celdas de alta eficiencia con fabricación de baja energía: lo más probable es que sean perovskitas en lugar de silicio. 27% de células que se fabrican sin calor, que también pueden integrarse en casi cualquier superficie.

2) Híbrido: en este momento, es una opción ya sea eléctrica o térmica. Al emplear a ambos, las eficiencias mejorarían enormemente. Y cuando se trata de calor, desea la temperatura más alta posible para obtener la mayor eficiencia, por lo que se requiere concentración. Este concepto también se conoce a veces como CHP – Combined Heat and Power.

3) Un sistema híbrido de temperatura media: células solares que pueden soportar altas temperaturas (400 C) de la concentración, combinadas con la recolección de calor, el almacenamiento térmico y una turbina que funciona con calor expandido (ciclo de Sterling o Ericsson) sin ningún uso de agua. Eso debería dar un potencial de alrededor del 70% de eficiencia y una combinación de carga base y picos en el mismo sistema.

4) Sistema CSP de alta temperatura: uso de espejos para alcanzar temperaturas cercanas a 1000C. El funcionamiento a altas temperaturas es importante por varias razones: primero, el almacenamiento térmico puede ser más pequeño, la turbina funciona de manera más eficiente y para suministrar calor a altas temperaturas a procesos industriales como cerámica, metales, vidrio y cemento.

5) Otra área muy interesante para la energía solar futura es el almacenamiento termoquímico, que no almacena el calor directamente, sino que alimenta una reacción química reversible que libera calor a alta temperatura cuando se desea. Dichos materiales termoquímicos pueden almacenarse a temperaturas normales sin aislamiento.

Answer 3

Las células solares de silicio y las baterías de litio ya existen y son adecuadas. Necesitan el desarrollo de la producción y el uso a gran escala, no tanto los descubrimientos científicos sobre los fundamentos.

Este es un punto importante, ya que parece que muchas personas tienen la impresión de que estamos esperando el desarrollo de otras químicas exóticas tanto para la energía fotovoltaica como para las baterías. No lo somos, y su potencial es limitado de todos modos.

La “eficiencia” medida en el pico puede ser menos importante que la capacidad de producir aún algo de energía en condiciones de luz inferiores a las ideales. Muchos paneles solares actuales no están diseñados para esto.

Más inteligencia se integrará en los paneles, facilitando los requisitos para equipos adicionales costosos como inversores. Además, los paquetes de baterías ya requerirán que los inversores se acoplen a las líneas de CA; La producción solar de corriente continua puede entrar aguas arriba de estos.

Answer 4

Todavía hay espacio para la innovación en el ámbito de la combinación de paneles de energía solar y energía solar térmica. (Usted canaliza agua a través del panel, calienta el agua para su uso posterior y también lo hace para mejorar la eficiencia eléctrica). Estos son los llamados sistemas PV-T.

Answer 5

Una batería rentable para almacenar el exceso de capacidad para uso durante las horas nocturnas. De lo contrario, debemos recurrir a otra producción de igual capacidad, lo que hace que las células solares sean una redundancia costosa.

Answer 6

Celdas solares que son rentables y eficientes para que no necesitemos energía fósil.

Answer 7

Un dispositivo de almacenamiento económico para almacenar el exceso de energía de los generadores solares y eólicos que se puede usar para mantener la energía de la línea de base durante la noche o cuando el viento no sopla. Una vez que el problema nocturno y el problema sin viento se resuelvan, la energía solar y eólica puede convertirse en nuestra principal tecnología de generación. Así que es hora de inventar y buena batería eficiente.

Además, si por algún milagro, un método para controlar la fusión nuclear para hacer que nuestra electricidad termine, todo se preocuparía por la escasez de energía y la sobrecarga de CO2 en la atmósfera. Dado que la fusión nuclear ha sido de 30 años en el futuro durante los últimos 60 años, espero que sigan siendo 30 años en el futuro dentro de 100 años.