تريد خفض فاتورة الطاقة الخاصة بك؟ جرب هذه الخلايا الشمسية التي تحطم الرقم القياسي

كانت الألواح الشمسية موجودة منذ عقود - في الواقع ، هي الآن مشهد مشترك على المنازل حتى في الدول المظلمة والغيوم إلى حد كبير في شمال أوروبا. أرخص وأسهل في التركيب من أي وقت مضى ، والسؤال هو لماذا لا يتم تركيب الألواح الشمسية في كل منزل؟ في الغالب ، يعود الأمر إلى التكلفة. يريد المستهلكون ببساطة عائدًا سريعًا على الاستثمار.

بعد أن عملت في قطاع الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) لسنوات عديدة ، أتذكر مدى صعوبة إقناع الناس بشراء شيء - إضاءة LED - يكلف أكثر من مصباح خيوط قديم الطراز. لماذا تنفق المال عندما لا تحصل على أي مردود لمدة 10 سنوات أو أكثر؟ كانت المصابيح الكهربائية الجديدة مناسبة لمحاربي البيئة ذوي العقلية الخضراء ولكن ليس للمراهنين العاديين.

لحسن الحظ ، تحسنت كفاءة وتكلفة وجودة مصابيح LED وبدأ المستهلكون في إدراك أن إضاءة LED ستستمر لفترة كافية لاسترداد النفقات الأولية. بمجرد انخفاض أوقات الاسترداد إلى أقل من خمس سنوات ، بدأت الأمور بالفعل في التحرك. في الواقع ، يمكن أن توفر إضاءة LED اليوم أكثر من 100 لومن لكل واط (ضعف ذلك بالنسبة للمنتجات عالية الجودة) مما يعني أنها الخيار العملي الوحيد - مع مردود في شهور.

انتقائي حظر من مصادر الضوء غير الفعالة ساعدت ، بالطبع ، لكن مصابيح LED نجحت بسبب التقدم التقني المقترن بوفورات الحجم. فهل نفس الشيء سيحدث مع الألواح الشمسية؟ في المملكة المتحدة ، بدأت الحكومة العمل في عام 2010 بـ تعريفات التغذية (تناسبها). حصل أي شخص يضع الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية في الشبكة على مدفوعات 41.3 ص / كيلوواط ساعة (بنس لكل كيلوواط / ساعة) - في وقت كانت الكهرباء فيه حوالي 10 ف / كيلوواط ساعة. أدت التعريفات إلى قيام العديد من الأشخاص بتركيب الألواح الشمسية الكهروضوئية مع التركيبات يرتفع من 140,000 في عام 2011 إلى 1.2 مليون بنهاية العام الماضي.

مكاسب الكفائة

في عام 2010 ، كانت الألواح الشمسية الكهروضوئية التجارية تعتمد على السيليكون بكفاءات تصل إلى 15٪. إذا قمت بشرائها من شركة مصنعة حسنة السمعة ، فقد تدوم بعض اللوحات لعشرات السنين ، وهي فترة طويلة بما يكفي لتحقيق مردود على الاستثمار. ولكن كما تقرير عام 2020 من الوكالة الدولية للطاقة المتجددة وجدت أن تكلفة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على مستوى العالم انخفضت بنسبة 82٪ بين عامي 2010 و 2019 ، مع كفاءات الألواح الآن تقترب من 22٪.

في الواقع ، انخفضت أسعار جميع مصادر الطاقة المتجددة ، بما في ذلك الرياح البرية والبحرية وكذلك الطاقة الشمسية المركزة ، مع انخفاض الطاقة الشمسية بنسبة 13٪ خلال عام 2019 وحده إلى ما يزيد قليلاً عن 5 رطل / كيلوواط ساعة. على الرغم من الاضطرابات التي شهدها قطاع الطاقة الشمسية في المملكة المتحدة نهاية برنامج FiTs في 2017-2018، من المرجح أن تقوم المملكة المتحدة بتركيب أكثر من 1 جيجاواط من الطاقة الشمسية الكهروضوئية بحلول نهاية عام 2022 وفقًا للفيزيائي فينلي كولفيل، رئيس قسم أبحاث السوق في الوسائط الشمسية.

بالإضافة إلى ذلك ، تشير الدلائل إلى أن المملكة المتحدة يمكن أن يكون لديها ما مجموعه 40 جيجاواط من الطاقة الشمسية الكهروضوئية المركبة بحلول عام 2030 على أسطح المنازل والمكاتب وفي صفيفات الطاقة الشمسية المركبة على الأرض. في وقت سابق من هذا العام كجزء من خطة أمن الطاقة، ستنظر حكومة المملكة المتحدة أيضًا في زيادة قدرة المملكة المتحدة الحالية للطاقة الشمسية البالغة 14 جيجاوات ، والتي تقدرها بإمكانية ذلك يصل إلى خمسة أضعاف بحلول عام 2035.

التكلفة هي المفتاح. الرقم القياسي العالمي لكفاءة الخلايا الشمسية حاليا 47.1٪، والذي تم تحقيقه في عام 2019 من قبل الموظفين في الولايات المتحدة المختبر الوطني للطاقة المتجددة، الذي بنى ست خلايا شمسية مُكثِّفة تقاطع من مواد مختلفة تحت إضاءة 143 شموس. لا يمكن لأي خلية شمسية أن تكون فعالة من حيث التكلفة مثل السيليكون القديم الجيد ، ولكن تم الكشف عن لوحة شمسية "ترادفية" جديدة في الآونة الأخيرة المؤتمر العالمي لتحويل الطاقة الضوئية في ميلانو ، يمكن أن يغير قواعد اللعبة ، حيث تبلغ الكفاءة 30.1٪ تحت إضاءة شمس واحدة فقط.

يمكن للخلية الجديدة أن تغير قواعد اللعبة ، حيث تبلغ كفاءتها 30.1٪ تحت إضاءة شمس واحدة فقط

تم تطويره من قبل فريق من مختلف الجامعات والمعاهد في هولندا، تجمع الخلية بين خلية سيليكون تقليدية وخلية مصنوعة من البيروفسكايت ، مما يسمح لها باستغلال جزء أكبر من الطيف الشمسي. هذا لأن جزء السيليكون يعمل بشكل جيد مع الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء ، بينما يكون البيروفسكايت أفضل مع الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي. يسمح البيروفسكايت أيضًا لأكثر من 93٪ من ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة بالوصول إلى خلية السيليكون.

تعمل العديد من الفرق حول العالم على الخلايا الترادفية ، بما في ذلك الشركة البريطانية أكسفورد PV. من خلال طلاء خلية سيليكون عادية بغشاء بيروفسكايت رفيع ، يكون لها حقق كفاءة بلغت 29.52٪ في عام 2020، حيث تقول الشركة إن مادة البيروفسكايت الاصطناعية ميسورة التكلفة ومستدامة. مع مصنع مبني بالفعل، تعتزم شركة Oxford PV أن تكون أول شركة تبيع هذه المنتجات الجيل القادم من الخلايا الشمسية. ستولد المنتجات الأولية ، المصممة للأسطح السكنية ، طاقة أكثر بنسبة 20٪ من نفس العدد من الخلايا.

مستقبل مشمس

تتمتع الطاقة الشمسية بالكثير من الإمكانات ، حيث أن 87٪ من دول العالم قادرة على تزويد نفسها بالطاقة باستخدام أقل من 5٪ من أراضيها. كما أشار Elon Musk ، يمكن للولايات المتحدة القيام بالمهمة ببضع مئات من الكيلومترات من الألواح الشمسية في زاوية صغيرة من ولاية يوتا. لكن المملكة المتحدة ليست واحدة من تلك البلدان المحظوظة: يجب تغطية 12.5٪ من الأمة بأكملها بألواح شمسية لتزويد نفسها بالطاقة. هذا كثير بالنظر إلى أن 6٪ فقط من البلاد مبنية عليها.

وبالتالي ، ستكون الطاقة الشمسية الكهروضوئية جزءًا من المزيج ولكن ليس الحل بأكمله. نحن بحاجة إلى تعزيز كفاءة الخلايا الشمسية مع الحفاظ على غطاء على تكاليف الإنتاج والمحولات وتكاليف التركيب لتشجيع الاستيعاب حقًا. يحتاج المنزل الذي يتسع لأربعة أشخاص في المملكة المتحدة حاليًا إلى حوالي 16 لوحة شمسية تعمل بكفاءة تبلغ حوالي 20٪ لتشغيل نفسه. نظرًا لانخفاض مستويات ضوء الشمس في المملكة المتحدة ، كانت القاعدة العامة حتى وقت قريب هي أن الألواح الشمسية ستستغرق 11-14 عامًا لتتكفل بنفسها.

ولكن وفقًا لبعض التقديرات ، فإن العائد على الألواح الشمسية الآن أقل من أربع سنوات ويمكن أن تؤدي التحسينات الإضافية إلى تقصير ذلك الوقت أكثر. مع ارتفاع أسعار الطاقة وأزمة تكلفة المعيشة ، يبدو أن وقت استخدام الطاقة الشمسية الكهروضوئية قد حان أخيرًا.