Яка нова технологія була розроблена?

Дослідники з Національного університету Тайваню розробили нову конструкцію, яка захоплює вібрації та перетворює їх на електроенергію. Енергія, що виробляється людськими кроками чи рухом транспорту, зазвичай пропадає марно, однак інженери прагнуть спрямувати її на живлення датчиків та іншої невеликої електроніки. Цього разу розробникам вдалося створити систему, набагато ефективнішу за існуючі.

Як працює нова система?

Технологія, відома як п’єзоелектричне збирання енергії, базується на матеріалах, які виробляють струм при згинанні. Стандартні збирачі, що нагадують мініатюрні трампліни, працюють на одній частоті та марнують значну частину потенціалу свого матеріалу. Щоб подолати цю проблему, вчені розробили конструкцію, яка замінює звичайний рух згинання рівномірним розтягуванням. В її основі лежить тонка плівка з полівініліденфториду (PVDF), барабанна мембрана, що дозволяє всій поверхні згинатися і генерувати електроенергію. Цей рівномірний розподіл підвищує ефективність генерації енергії.

Завдяки балансу між силою тяжіння та інерцією, невеликий ковзний вантаж автоматично зміщується зі зміною вібрацій. Коли навколишній рух посилюється, він ковзає назовні та знижує власну частоту пристрою. Коли тряска вщухає, сила тяжіння притягує його назад всередину, знову підвищуючи частоту. Це дозволяє системі переналаштовуватися на ходу, захоплюючи більше енергії без зовнішнього керування.

Які результати випробувань нової системи?

В ході випробувань нова система генерувала майже вдвічі більше потужності, ніж стандартні моделі, а також працювала майже вдвічі в ширшому діапазоні частот. В одному з випробувань було зафіксовано вихідну напругу майже 29 вольт, що достатньо для живлення невеликого пристрою. Нагадаємо, команда вчених з Південної Кореї розробила надтонку прозору плівку, яка може генерувати електричні сигнали виключно за допомогою механічних рухів.

Фокус також повідомляв, що дослідники з Канади розробили пристрій, який може перетворювати сільськогосподарські відходи на чисту електроенергію, використовуючи краплі води.

Поновлювані джерела енергії мають рятувати планету, але сонячні електростанції лише поглиблюють проблему, дестабілізуючи енергосистему і збільшуючи викиди CO2. Наприклад, у штаті Каліфорнія (США) протягом дня сонячної енергії виробляється так багато, що практично всі інші джерела необхідно відключати для збалансування, інакше виникає ризик повного відключення мережі. Про цю проблему докладно написав портал Carbon Credits.

Чому споживання електроенергії в Каліфорнії змінюється?

Як показує графік, відомий під назвою “Качина крива”, у Каліфорнії вдень, приблизно з 8:00 до 14:00, споживання енергії з центральної мережі різко знижується, а потім з 17:00 до 20:00 різко зростає приблизно на 13 000 МВт. Це пов’язано з великою генерацією енергії сонячними модулями в найтепліший час доби, і з кожним роком просадка збільшується.

Увечері, коли всі приходять додому і потребують електроенергії, сонце хилиться до заходу сонця і дає менше електрики, тому попит на інші джерела енергії різко зростає. Щоб компенсувати стрибок, доводиться використовувати вугільні, нафтові та газові електростанції.

Чи може ядерна енергія вирішити проблему?

Зазвичай ядерна енергія забезпечувала б безперебійне джерело енергії протягом усього дня, атомну електростанцію не можна просто так вимикати вдень, коли сонячна генерація на піку, і вмикати знову вночі. Це означає, що для роботи кожної встановленої СЕС необхідна електростанція, що працює на викопному паливі.

Каліфорнія — не єдине місце, де викиди зростають через встановлення відновлюваних джерел енергії. У Німеччині Хамбахський ліс перебуває на межі знищення, тому що через перехід з атомних на сонячні та вітрові електростанції німцям доводиться спалювати більше вугілля, щоб задовольнити попит у пікові години.

Швеція задумалася про заміну АЕС вітрогенераторами, але місцеві фахівці підрахували, що кожен гігават ядерної енергії, що замінюється вітровою, потребуватиме додатково 1 ГВт електроенергії, що виробляється за допомогою газу. У підсумку будівництво вітряних електростанцій призведе до підвищення викидів вуглекислого газу вдвічі.

Водночас, атомні електростанції викидають на 75 відсотків менше вуглекислого газу, ніж сонячні, і на 99 відсотків менше, ніж вугільні. Вони стабільно генерують енергію і не залежать від виробництва викопного палива, такого як вугілля або газ.

Які наслідки використання сонячних панелей?

До того ж, дають набагато більше електрики. АЕС мають ККД 90%, тоді як вітряні електростанції — близько 35%, а сонячні — лише 25%. Це означає, що для виробництва тієї самої кількості енергії, що і ядерна, потрібно встановити в три-чотири рази більше вітряних і сонячних електростанцій.

Сонячні панелі належать до поновлюваних джерел, але при цьому не вічні. Їх доводиться міняти кожні тридцять років, що призводить до величезної кількості відходів. Міжнародне агентство з відновлюваних джерел енергії очікує, що до 2050 року у світі накопичиться 78 мільйонів тонн. До 2050 року сонячна енергетика генеруватиме в 300 разів більше відходів, ніж ядерна енергетика з 1950 року.

Нещодавно вчені виявили важливу вразливість у перовскитових сонячних панелях. Як виявилося, вони руйнуються і виходять з ладу швидше, ніж кремнієві. Писали також, що виробництво сонячних панелей потребуватиме 40% світових запасів срібла на рік. Цінний метал може стати дефіцитним, хоча він дуже потрібен для виробництва інших технологій.

Цей матеріал має виключно загальноосвітній характер і не є медичною консультацією. Інформація призначена для ознайомлення з можливими симптомами, причинами та методами виявлення захворювань, але не повинна використовуватись для самодіагностики або самолікування. У разі проблем зі здоров’ям людині потрібно обов’язково звернутися до кваліфікованого лікаря.