Nuacht
Tá plé gairid ar na cineálacha cealla gréine....
Bhí fuinneamh na gréine ina chaomhnú d’ardspásárthaí agus roinnt gairis mhaisiúla tráth, ach ní mar sin atá an scéal a thuilleadh. Le deich mbliana anuas, tá fuinneamh na gréine tar éis athrú ó fhoinse fuinnimh nideoige go mór-cholún den tírdhreach fuinnimh domhanda.
Tá an domhan faoi lé go leanúnach do thart ar 173,000TW de radaíocht na gréine, atá níos mó ná deich n-uaire an meán-éileamh leictreachais domhanda.
[1] Ciallaíonn sé seo go bhfuil an cumas ag fuinneamh na gréine freastal ar ár riachtanais fuinnimh go léir.
Sa chéad leath de 2023, b'ionann giniúint cumhachta gréine agus 5.77% de ghiniúint cumhachta iomlán na SA, suas ó 4.95% in 2022.
[2] Cé go mbeidh breoslaí iontaise (gás nádúrtha agus gual go príomha) freagrach as suas le 60.4% de ghiniúint cumhachta SAM in 2022, i.e.
[3] Ach tá aird tuillte ag tionchar atá ag fás ar fhuinneamh na gréine agus ar fhorbairt tapa na teicneolaíochta fuinnimh gréine.
Faoi láthair, tá trí chatagóir mhór de chealla gréine (ar a dtugtar cealla fótavoltach (PV)) ar an margadh: criostalach, scannán tanaí, agus teicneolaíochtaí atá ag teacht chun cinn. Tá a gcuid buntáistí féin ag na trí chineál cadhnraí seo i dtéarmaí éifeachtúlachta, costais, agus saolré.
01 criostail
Tá formhór na bpainéal gréine díon tí déanta as sileacain mhonacriostalach ard-íonachta. Tá éifeachtacht níos mó ná 26% bainte amach ag an gcineál ceallraí seo agus saol seirbhíse níos mó ná 30 bliain le blianta beaga anuas.
[4] Tá thart ar 22% ar éifeachtacht reatha na bpainéal gréine tí.
Cosnaíonn sileacain polycrystalline níos lú ná sileacain mhonacrystalline, ach níl sé chomh héifeachtach agus tá saolré níos giorra aige. Ciallaíonn éifeachtacht níos ísle go bhfuil gá le níos mó painéil agus níos mó achair.
Cealla gréine bunaithe ar theicneolaíocht il-acomhal Gailliam Arsenide (GaAs) níos éifeachtaí ná cealla gréine traidisiúnta. Tá struchtúr ilchiseal ag na cealla seo, agus úsáideann gach ciseal ábhar difriúil, mar shampla fosfíd galium indium (GaInP), arsenide galium indium (InGaAs) agus gearmáiniam (Ge), chun tonnfhaid éagsúla solas na gréine a ionsú. Cé go bhfuiltear ag súil go mbainfidh na cealla il-chomhcheangail seo ard-éifeachtúlachtaí amach, tá siad fós ag fulaingt ó chostais déantúsaíochta arda agus taighde agus forbairt neamhaibí, rud a chuireann srian ar a n-indéantacht tráchtála agus a n-iarratas praiticiúla.
02 scannán
Is é príomhshrutha táirgí fótavoltach scannán tanaí sa mhargadh domhanda ná modúil fhótavoltach caidmiam telluride (CdTe). Tá na milliúin modúl den sórt sin suiteáilte ar fud an domhain, le cumas giniúna cumhachta buaic de níos mó ná 30GW. Úsáidtear iad go príomha le haghaidh giniúint cumhachta ar scála fóntais sna Stáit Aontaithe. monarcha.
Sa teicneolaíocht scannán tanaí seo, tá níos lú caidmiam i modúl gréine 1 méadar cearnach ná ceallraí nicil-caidmiam AAA-iarrachtaí (Ni-Cd). Ina theannta sin, tá an caidmiam i modúil gréine faoi cheangal teiliúiriam, atá dothuaslagtha in uisce agus a fhanann cobhsaí ag teochtaí chomh hard le 1,200°C. Maolaíonn na fachtóirí seo na guaiseacha tocsaineacha a bhaineann le teiliúirídí caidmiam a úsáid i gcadhnraí scannáin thanaí.
Níl an t-ábhar teiliúiriam i screamh an domhain ach 0.001 cuid in aghaidh an mhilliúin. Díreach mar is gné annamh é platanam, is féidir le tearcúlacht teiliúiriam difear suntasach a dhéanamh ar chostas modúl teiliúirde caidmiam. Mar sin féin, is féidir an fhadhb seo a mhaolú trí chleachtais athchúrsála.
Is féidir le héifeachtúlacht modúil telluride caidmiam 18.6% a bhaint amach, agus is féidir le héifeachtacht na ceallraí i dtimpeallacht saotharlainne níos mó ná 22%. [5] Is féidir le húsáid dópála arsanaic chun dópáil copair a athsholáthar, a úsáideadh ar feadh i bhfad, saol an mhodúil a fheabhsú go mór agus leibhéal atá inchomparáide le cadhnraí criostail a bhaint amach.
03 Teicneolaíochtaí atá ag teacht chun cinn
Laghdóidh teicneolaíochtaí fótavoltach atá ag teacht chun cinn a úsáideann scannáin ultra-tanaí (níos lú ná 1 miocrón) agus teicnící taiscí díreacha costais táirgthe agus soláthróidh siad leathsheoltóirí ardchaighdeáin do chealla gréine. Táthar ag súil go mbeidh na teicneolaíochtaí seo ina n-iomaitheoirí in ábhair bhunaithe amhail sileacain, teiliúirde caidmiam agus arsainíd ghailliam.
[6]Tá trí theicneolaíocht scannán tanaí clúiteach sa réimse seo: suilfíd stáin since copair (Cu2ZnSnS4 nó CZTS), fosfíd since (Zn3P2) agus nanafeadáin charbóin aon-bhalla (SWCNT). I suíomh saotharlainne, tá buaic-éifeachtúlacht suntasach 22.4% bainte amach ag cealla gréine seiléiníde indium gallium copair (CIGS). Is dúshlán fós é, áfach, na leibhéil éifeachtúlachta sin a mhacasamhlú ar scála tráchtála.
[7] Is teicneolaíocht ghréine tharraingteach atá ag teacht chun cinn iad cealla scannán tanaí halide perovskite. Is cineál substainte é Perovskite le struchtúr criostail tipiciúil den fhoirmle ceimiceach ABX3. Is mianra buí, donn nó dubh é a bhfuil tíotánáit chailciam (CaTiO3) mar phríomh-chomhpháirt aige. Bhain cealla gréine tandem perovskite bunaithe ar sileacain ar scála tráchtála arna dtáirgeadh ag cuideachta na RA Oxford PV éifeachtúlacht taifead de 28.6% agus rachaidh siad i dtáirgeadh i mbliana.
[8] I gceann cúpla bliain, tá éifeachtúlachtaí bainte amach ag cealla gréine perovskite cosúil leis na cinn a bhaineann le cealla tanaíscannáin teiliúirídí caidmiam. I dtaighde agus forbairt luath cadhnraí perovskite, bhí an saolré ina cheist mhór, chomh gearr nach bhféadfaí é a ríomh ach i míonna.
Sa lá atá inniu ann, tá saol seirbhíse de 25 bliain nó níos mó ag cealla perovskite. Faoi láthair, is iad na buntáistí a bhaineann le cealla gréine perovskite éifeachtacht chomhshó ard (níos mó ná 25%), costais táirgthe íseal agus teocht íseal a theastaíonn don phróiseas táirgthe.
Tógáil painéil ghréine comhtháite
Tá roinnt cealla gréine deartha chun gan ach cuid den speictream gréine a ghabháil agus ligean don solas infheicthe dul tríd. Tugtar cealla gréine lí-íogairithe (DSC) ar na cealla trédhearcacha seo agus rugadh iad san Eilvéis i 1991. Le blianta beaga anuas tá feabhas tagtha ar éifeachtúlacht DSCanna ag torthaí T&F nua, agus b'fhéidir nach mbeidh sé i bhfad sula mbeidh na painéil ghréine seo ar an margadh.
Insileadh roinnt cuideachtaí nanacháithníní neamhorgánacha isteach i sraitheanna polacarbónáite gloine. Aistríonn na nanacháithníní sa teicneolaíocht seo codanna sonracha den speictream go imeall na gloine, rud a ligeann don chuid is mó den speictream dul tríd. Déanann cealla gréine leas a bhaint as an solas comhchruinnithe ar imeall na gloine ansin. Ina theannta sin, tá staidéar á dhéanamh faoi láthair ar theicneolaíocht chun ábhair scannáin thanaí perovskite a chur i bhfeidhm ar fhuinneoga gréine trédhearcacha agus ballaí taobh amuigh a thógáil.
Amhábhair a theastaíonn le haghaidh fuinneamh na gréine
Le méadú ar ghiniúint cumhachta gréine, méadóidh an t-éileamh ar mhianadóireacht amhábhar tábhachtacha cosúil le sileacain, airgead, copar agus alúmanam. Deir Roinn Fuinnimh na SA go ndéantar thart ar 12% de shileacan grád mhiotaleolaíochta an domhain (MGS) a phróiseáil go polysilicon do phainéil ghréine.
Is imreoir mór í an tSín sa réimse seo, ag táirgeadh thart ar 70% de MGS an domhain agus 77% dá soláthar polaisilicon in 2020.
Éilíonn an próiseas chun sileacain a thiontú go polysilicon teochtaí an-ard. Sa tSín, tagann fuinneamh do na próisis seo go príomha ó ghual. Tá acmhainní guail flúirseach ag Xinjiang agus costais íseal leictreachais, agus is ionann a tháirgeadh polysilicon agus 45% den táirgeadh domhanda.
[12]Ídíonn táirgeadh painéil ghréine thart ar 10% d’airgead an domhain. Tarlaíonn mianadóireacht airgid go príomha i Meicsiceo, an tSín, Peiriú, an tSile, an Astráil, an Rúis agus an Pholainn agus is féidir go dtiocfadh fadhbanna mar éilliú miotail throma agus athlonnú iachall ar phobail áitiúla.
Cruthaíonn mianadóireacht copair agus alúmanaim dúshláin maidir le húsáid talún freisin. Tugann Suirbhé Geolaíochta na SA dá aire gurb ionann an tSile agus 27% de tháirgeadh domhanda copair, agus Peiriú (10%), an tSín (8%) agus Poblacht Dhaonlathach an Chongó (8%) ina dhiaidh sin. Creideann an Ghníomhaireacht Idirnáisiúnta Fuinnimh (IEA) má shroicheann úsáid fuinnimh in-athnuaite domhanda 100% faoi 2050, go mbeidh an t-éileamh ar chopar ó thionscadail gréine beagnach faoi thrí.
[13]Conclúid
An mbeidh fuinneamh na gréine lá amháin mar ár bpríomhfhoinse fuinnimh? Tá praghas an fhuinnimh gréine ag titim agus tá an éifeachtúlacht ag feabhsú. Idir an dá linn, tá go leor bealaí teicneolaíochta gréine éagsúla le roghnú as. Cathain a aithneoimid teicneolaíocht nó dhó agus a n-oibreoimid i ndáiríre? Conas fuinneamh na gréine a chomhtháthú sa ghreille?
Léiríonn éabhlóid fuinneamh na gréine ó speisialtacht go príomhshrutha an cumas atá aige ár riachtanais fuinnimh a chomhlíonadh agus a shárú. Cé go bhfuil cealla gréine criostalach i gceannas ar an margadh faoi láthair, tá dul chun cinn i dteicneolaíocht scannán tanaí agus teicneolaíochtaí atá ag teacht chun cinn ar nós teiliúirde caidmiam agus perovskites ag réiteach an bhealaigh le haghaidh feidhmeanna gréine níos éifeachtaí agus níos comhtháite. Tá go leor dúshlán fós le sárú ag fuinneamh na gréine, mar shampla an tionchar ar an gcomhshaol atá ag mianadóireacht amhábhar agus bacainní i dtáirgeadh, ach tar éis an tsaoil, is tionscal atá ag fás go tapa, nuálaíoch agus tuar dóchais inti.
Leis an gcothromaíocht cheart idir dul chun cinn teicneolaíochta agus cleachtais inbhuanaithe, réiteoidh fás agus forbairt fuinneamh na gréine an bealach do thodhchaí fuinnimh níos glaine agus níos flúirseach. Mar gheall air seo, léireoidh sé fás suntasach i meascán fuinnimh na SA agus táthar ag súil go mbeidh sé ina réiteach inbhuanaithe domhanda.