По оценкам исследователей, солнечные панели на основе перовскита способны бесперебойно работать под водой примерно пять с половиной лет.
На глубине десяти метров под поверхностью Южно-Китайского моря учёные нашли неожиданное место, где можно вырабатывать энергию солнца.
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
На прошлой неделе исследователи сообщили, что им удалось успешно испытать солнечные панели на глубинах, которые раньше считались практически непригодными для такой технологии.
Разработанные так, чтобы улавливать те длины волн солнечного света, которые способны проходить через морскую воду, панели, как считают авторы работы, в перспективе позволят дольше поддерживать работу подводного оборудования, не полагаясь исключительно на батареи.
Во время двухчасовых испытаний у островов Вэйчжоу у южного побережья материкового Китая панели вырабатывали электроэнергию из солнечного света на глубине 10 метров. Лабораторные тесты показывают, что они способны работать в таком режиме непрерывно в течение многих лет.
Исследование, опубликованное в научном журнале Joule, существенно продвигает тему подводной солнечной энергетики по сравнению с прежними опытами, ограничивавшимися глубинами порядка двух метров и менее.
Как солнечные панели могут работать на глубине 10 метров?
Одно из главных препятствий для выработки солнечной энергии под водой в том, что свет очень быстро гаснет под поверхностью.
К глубине десяти метров значительная часть энергии солнца уже поглощена или рассеяна водой. Однако отдельные диапазоны света проникают глубже остальных.
По словам исследователей, на такую глубину всё же доходит достаточно синего и зелёного света, чтобы вырабатывать электричество, поэтому команда создала солнечные элементы, максимально эффективно использующие именно эти диапазоны.
Они использовали так называемые перовскиты – альтернативу кремнию, который применяется в большинстве солнечных панелей, – структуру, параметры которой можно настраивать под поглощение разных длин волн.
В лабораторных испытаниях, моделировавших условия на глубине десяти метров, элементы превращали около 35 процентов поступающего к ним солнечного света в электроэнергию.
Затем учёные испытали более крупные образцы в Южно-Китайском море. На глубине двух метров панели площадью 115 квадратных сантиметров за два часа выработали 1416 милливатт-часов энергии, что примерно соответствует половине ёмкости аккумуляторной батарейки формата AA.
На глубине десяти метров за то же время они дали 324 милливатт-часа – немного, но всё же значительно больше, чем ожидали исследователи.
Панели практически не утратили эффективности и после 1160 часов в условиях, имитирующих подводную среду. На основе этих испытаний авторы оценивают, что на глубине около десяти метров под водой они могли бы непрерывно работать примерно пять с половиной лет.
«Это исследование представляет собой первую практическую демонстрацию работоспособности погружённых солнечных элементов на глубине до примерно 10 метров, существенно расширяя возможные области их применения», – говорит автор работы Вэнь-Хуа Чжан из Юньнаньского университета и Объединённой аспирантской школы Юго-Запада в Куньмине.
Как солнечная энергетика становится автономной
Когда-то солнечные панели устанавливались в основном на крышах и на открытых пространствах, но сегодня солнечная энергетика всё чаще появляется там, где добраться до электричества и топлива сложно.
В начале этого года голландские учёные представили в сельской Кении первую в мире скорую помощь на солнечных батареях, созданную для того, чтобы доставлять медиков и оборудование в труднодоступные населённые пункты, где нет стабильного доступа ни к электричеству, ни к топливу.
На норвежском архипелаге Шпицберген солнечные панели уже помогают обеспечивать энергией удалённую бывшую радиостанцию, попасть на которую можно только по морю или на вертолёте и которая прежде полностью зависела от дизель-генераторов.
В других проектах для солнечных панелей нашли место в уже существующей инфраструктуре. В Швейцарии панели, установленные между железнодорожными путями, вырабатывают электроэнергию, не занимая дополнительные земли. Их можно временно демонтировать для ремонта путей, так что железные дороги фактически выполняют роль солнечных ферм, не нарушая движение поездов.
Подводная солнечная энергетика способна решить иную задачу.
Океанографические датчики, камеры и средства связи нередко работают далеко от любых источников питания, и их всё равно приходится поднимать на поверхность, когда разряжаются аккумуляторы.
По мнению исследователей, изученная ими технология может обеспечить долгосрочное питание именно такого оборудования.
Но сначала нужно понять, насколько эффективно панели будут работать на ещё большей глубине. Учёные заявляют, что следующим шагом станут такие испытания, чтобы выяснить, насколько далеко под воду можно «опустить» солнечную энергетику.