Berriak
Eguzki-zelula motei buruzko eztabaida labur bat
Eguzki-energia espazio-ontzi aurreratuen eta tramankulu dotore batzuen babesa zen garai batean, baina jada ez da horrela. Azken hamarkadan, eguzki-energia energia-iturri nitxo izatetik munduko energiaren panoramaren zutabe nagusi izatera pasa da.
Lurra etengabe 173.000TW eguzki-erradiaziora jasaten du, hau da, munduko batez besteko elektrizitate-eskariaren hamar aldiz baino gehiago.
[1] Horrek esan nahi du eguzki-energiak gure energia-behar guztiak asetzeko gaitasuna duela.
2023ko lehen seihilekoan, eguzki-energiaren sorkuntza AEBetako energia-sorkuntza osoaren % 5,77 izan zen, 2022an % 4,95 baino gehiago.
[2] Erregai fosilak (gas naturala eta ikatza batez ere) 2022an AEBetako elektrizitate-sorkuntzaren % 60,4a izango diren arren,
[3] Baina eguzki-energiaren gero eta eragin handiagoak eta eguzki-energiaren teknologiaren garapen azkarrak arreta merezi dute.
Gaur egun, hiru eguzki-zelulen kategoria nagusi daude merkatuan (zelula fotovoltaiko (PV) izenez ere ezagutzen direnak): kristalinoak, film meheak eta sortzen ari diren teknologiak. Hiru bateria mota hauek abantailak dituzte eraginkortasunari, kostuari eta iraupenari dagokionez.
01 kristala
Etxeko teilatuko eguzki-panel gehienak purutasun handiko silizio monokristalinoz eginak daude. Bateria mota honek % 26tik gorako eraginkortasuna eta 30 urte baino gehiagoko iraupena lortu du azken urteotan.
[4] Etxeko eguzki plaken egungo eraginkortasuna % 22 ingurukoa da.
Silizio polikristalinoa silizio monokristalinoa baino gutxiago kostatzen da, baina ez da hain eraginkorra eta bizitza laburragoa du. Eraginkortasun txikiagoak panel gehiago eta eremu gehiago behar direla esan nahi du.
Eguzki-zelulak Multijunction galio arseniuro (GaAs) teknologian oinarritutako eguzki-zelulak ohikoak baino eraginkorragoak dira. Zelula hauek geruza anitzeko egitura dute, eta geruza bakoitzak material ezberdin bat erabiltzen du, hala nola indio galio fosfuroa (GaInP), indio galio arseniuroa (InGaAs) eta germanioa (Ge), eguzki-argiaren uhin-luzera desberdinak xurgatzeko. Multzo anitzeko zelula hauek eraginkortasun handiak lortuko dituztela espero bada ere, oraindik fabrikazio-kostu handiak eta ikerketa eta garapen heldugabeak jasaten dituzte, eta horrek bideragarritasun komertziala eta aplikazio praktikoak mugatzen ditu.
02 filma
Merkatu meheko produktu fotovoltaikoen korronte nagusia kadmio telururoa (CdTe) modulu fotovoltaikoak dira. Horrelako milioika modulu instalatu dira munduan zehar, 30 GW baino gehiagoko potentzia sortzeko ahalmen handienarekin. Batez ere Estatu Batuetan erabilgarritasun eskalako energia sortzeko erabiltzen dira. fabrika.
Film meheko teknologia honetan, metro koadroko eguzki-modulu batek AAA tamainako nikel-kadmio (Ni-Cd) bateria batek baino kadmio gutxiago dauka. Gainera, eguzki-moduluetako kadmioa telurioari lotuta dago, uretan disolbaezina eta egonkor mantentzen baita 1.200 °C-ko tenperaturan. Faktore hauek film meheko baterietan kadmio telururoa erabiltzearen arrisku toxikoak arintzen dituzte.
Telurioaren edukia lurrazaleko 0,001 zati baino ez da milioi bakoitzeko. Platinoa elementu arraroa den bezala, telurioaren bitxitasunak nabarmen eragin dezake kadmioko telururo modulu baten kostuan. Hala ere, posible da arazo hori arintzea birziklapen praktiken bidez.
Kadmio-telururoaren moduluen eraginkortasuna % 18,6ra irits daiteke eta laborategiko ingurune batean bateriaren eraginkortasuna % 22tik gorakoa izan daiteke. [5] Aspalditik erabili den kobrezko dopina ordezkatzeko artseniko-dopina erabiltzeak moduluaren bizitza asko hobetu dezake eta kristalezko baterien pareko mailara irits daiteke.
03Agertzen ari diren teknologiak
Film ultrameheak (mikra 1 baino gutxiago) eta zuzeneko deposizio-teknikak erabiliz sortzen ari diren teknologia fotovoltaikoek ekoizpen-kostuak murriztuko dituzte eta kalitate handiko erdieroaleak emango dituzte eguzki-zelulak. Teknologia hauek silizioa, kadmio telururoa eta galio arseniuroa bezalako materialen lehiakide bihurtuko direla espero da.
[6]Arlo honetan hiru film mehe teknologia ezagun daude: kobre zink eztainu sulfuroa (Cu2ZnSnS4 edo CZTS), zink fosfuroa (Zn3P2) eta horma bakarreko karbono nanohodiak (SWCNT). Laborategiko ezarpenean, kobre indio galio seleniuroa (CIGS) eguzki-zelulek % 22,4ko eraginkortasun gailur ikusgarria lortu dute. Hala ere, eraginkortasun maila komertzial mailan errepikatzea erronka izaten jarraitzen du.
[7] Berun-halogenuroa perovskita film meheko zelulak sortzen ari den eguzki-teknologia erakargarria dira. Perovskita ABX3 formula kimikoaren kristal-egitura tipikoa duen substantzia mota bat da. Mineral horia, marroia edo beltza da eta bere osagai nagusia kaltzio titanatoa (CaTiO3) da. Erresuma Batuko Oxford PV enpresak ekoitzitako silizioan oinarritutako perovskita tandem eguzki-zelulek %28,6ko eraginkortasun errekorra lortu dute eta aurten ekoizten hasiko dira.
[8]Urte gutxitan, perovskita eguzki-zelulek lehendik dauden kadmio-telururo-film meheko zelulen antzeko eraginkortasunak lortu dituzte. Perovskita baterien lehen ikerketan eta garapenean, bizitza-iraupena arazo handia zen, hain laburra non hilabetetan bakarrik kalkula zitekeen.
Gaur egun, perovskita zelulek 25 urteko edo gehiagoko bizitza dute. Gaur egun, perovskita eguzki-zelulen abantailak bihurtze-eraginkortasun handia (% 25 baino gehiago), ekoizpen-kostu baxuak eta ekoizpen-prozesurako beharrezkoak diren tenperatura baxuak dira.
Eguzki plaka integratuak eraikitzea
Eguzki-zelula batzuk eguzki-espektroaren zati bat bakarrik harrapatzeko diseinatuta daude, argi ikusgarria igarotzen uzten duten bitartean. Zelula garden horiei kolorez sentitutako eguzki-zelulak (DSC) deitzen zaie eta Suitzan jaio ziren 1991n. Azken urteotan I+G-ren emaitza berriek DSCen eraginkortasuna hobetu dute, eta agian ez da denbora asko igaroko eguzki-panel hauek merkatuan egongo direla.
Zenbait konpainiak nanopartikula ez-organikoak sartzen dituzte beirazko polikarbonato geruzetan. Teknologia honetako nanopartikulek espektroaren zati zehatzak beiraren ertzera eramaten dituzte, espektroaren zatirik handiena igarotzen utziz. Edalontziaren ertzean kontzentratutako argia eguzki-zelulek aprobetxatzen dute. Gainera, perovskita film meheko materialak eguzki-leiho gardenetan eta kanpoko hormetan eraikitzeko teknologia aztertzen ari da.
Eguzki energiarako beharrezkoak diren lehengaiak
Eguzki-energiaren sorkuntza areagotzeko, silizioa, zilarra, kobrea eta aluminioa bezalako lehengai garrantzitsuen meatzaritza eskaria handitu egingo da. AEBetako Energia Sailak dio munduko metalurgiko mailako silizioaren (MGS) % 12 inguru eguzki-paneletarako polisilizio bihurtzen dela.
Txina eragile garrantzitsu bat da alor honetan, eta munduko MGS-aren % 70 eta polisiliziozko hornikuntzaren % 77 inguru ekoizten ditu 2020an.
Silizioa polisilizio bihurtzeko prozesuak tenperatura oso altuak behar ditu. Txinan, prozesu hauetarako energia, batez ere, ikatzetik dator. Xinjiang-ek ikatz-baliabide ugari eta elektrizitate-kostu baxuak ditu, eta bere polisilizio-ekoizpena munduko ekoizpenaren %45 da.
[12]Eguzki plaken ekoizpenak munduko zilarren %10 gutxi gorabehera kontsumitzen du. Zilarrezko meatzaritza Mexikon, Txinan, Perun, Txilen, Australian, Errusian eta Polonian gertatzen da batez ere eta arazoak sor ditzake, hala nola, metal astunak kutsatzea eta tokiko komunitateak behartutako lekualdatzea.
Kobrearen eta aluminioaren meatzaritzak lur-erabilerako erronkak ere planteatzen ditu. AEBetako Geological Survey-k dio Txilek kobrearen ekoizpenaren % 27 hartzen duela, eta ondoren Peru (% 10), Txina (% 8) eta Kongoko Errepublika Demokratikoa (% 8) daude. Energiaren Nazioarteko Agentziak (IEA) uste du 2050erako energia berriztagarrien erabilera globala %100era iristen bada, eguzki-proiektuetako kobre-eskaera ia hirukoiztu egingo da.
[13]Ondorioa
Egunen batean eguzki energia gure energia iturri nagusia bihurtuko al da? Eguzki-energiaren prezioa jaisten ari da eta eraginkortasuna hobetzen ari da. Bitartean, eguzki-teknologiako hainbat bide daude aukeran. Noiz identifikatuko ditugu teknologia bat edo bi eta benetan funtzionatuko ditugu? Nola txertatu eguzki-energia sarean?
Eguzki-energiaren eboluzioak espezialitatetik nagusitasunera gure energia beharrak asetzeko eta gainditzeko duen ahalmena nabarmentzen du. Gaur egun eguzki-zelulak kristalinoak merkatuan nagusi diren arren, film meheen teknologian eta sortzen ari diren teknologietan, hala nola kadmio-telururoa eta perovskitak, bidea ematen ari dira eguzki-aplikazio eraginkorragoak eta integratuak izateko. Eguzki-energiak erronka asko ditu oraindik, hala nola, lehengaien meatzaritzak ingurumenean duen eragina eta ekoizpenean dauden botila-lepoak, baina azken finean, hazten ari den industria, berritzailea eta etorkizun handikoa da.
Aurrerapen teknologikoen eta praktika jasangarrien oreka egokiarekin, eguzki-energiaren hazkundeak eta garapenak etorkizun energetiko garbiago eta ugariago baterako bidea irekiko du. Hori dela eta, AEBetako nahasketa energetikoan hazkunde handia erakutsiko du eta irtenbide global iraunkorra izatea espero da.