Kõik on seotud rahaga. Miks pealtnäha suurepärased tehnoloogilised lahendused võivad vahel ebaõnnestuda

Kui olin noorem, uskusin, et teadus suudab üksi lahendada mis tahes tehnoloogilise väljakutse – ja mis tahes lahendus on tehniliselt parim, võidab. Alles pärast mõne aasta tööstuses veetmist sain aru, kuidas majandusel, turujõududel ja konkurentsil on võrdselt oluline (ja mõnikord ka suurem) roll. Ma sain teada, et tehnoloogilist lahendust, mis võib paberil suurepärane tunduda, võivad vedada praktilised raskused ja halb ajastus.

Kõigil, kes arendavad uut tehnoloogiat, on seetõttu oluline seada projektidele ülevaatuspunktid, hinnata pidevalt turgu ja konkurentsi ning vaadata regulaarselt oma tehnoloogia valmisolekut kiretult ja tasakaalustatult. Ma mõtlen kümnetele tehnoloogiatele, mis ei õnnestunud nii, nagu ette nähtud. Kuid siin uurin "päikesekontsentraatori" fotogalvaaniat (CPV) - seadmeid, mis toodavad elektrit objektiivide või kõverpeeglite abil. suunake päikesevalgus pisikestele päikesepatareidele.

Mulle meenus see teema vahepeal kirjutades maailma kõige tõhusamast päikesepatareist, mis töötati välja 2019. aastal USA riiklikus taastuvenergia laboris. See on CPV-seade ja selle rekordiline kasutegur on 47.1%, kui seda valgustab 143 päikest. Pealtnäha kõlab seade hämmastavalt, arvestades, et tänapäeva räni fotogalvaaniliste (PV) lamepaneelide efektiivsus on vaid 22%.

Miks jäi fotogalvaanika, mida kunagi reklaamiti järgmise suure asjana, kõrvale?

Muidugi näevad enamik CPV-seadmeid muljetavaldavad ja futuristlikud, kuid lameekraaniga räni PV-de hind on nii palju langenud, et CPV-de kasutuselevõtu katsed on alates 2017. aastast peaaegu peatunud (isegi kui nende uurimine on jätkunud). Kas seepärast on CPV-d, mida kunagi reklaamiti järgmise suure asjana, kõrvale jäänud?

Turujõud

CPV-de uurimine algas 1970. aastate keskel pärast Lähis-Ida naftaembargo põhjustatud šokki (Prog. Fotovolt. Res. Rakendus 8 93). Suurem osa tööst toimus New Mexico osariigis Sandia National Laboratories, kusjuures esimene süsteem koosnes akrüülist Fresneli läätsest, mis fokuseeris päikesevalguse räni PV-elementidele. Rakke jahutati veega, et peatada nende soojenemine ja tõhususe kaotamine; nad kasutasid ka jälgimissüsteemi, nii et nad olid alati silmitsi Päikesega.

Teised ettevõtted proovisid kätt kiiresti, CPV-süsteemidega, mille töötasid välja kõik alates Motorolast ja Boeingist kuni GE ja RCA-ni. Sellest varasest tööst sündis mitu edukat suuremahulist näidisprojekti, eelkõige 350 kW Solerase projekt Saudi Araabias ja 300 kW Entechi süsteem Austinis, Texases. Esimene toimis pidevalt alates 1981. aastast üle 15 aasta ja andis väärtuslikku teavet CPV-de praktilisuse ja tegevuskulude kohta.

1980. aastate alguses jäi töö aga soiku, kuna energiakriisi kiireloomulisus möödus. Kuna nafta ja maagaas osutus oodatust palju suuremaks, langesid nende kütuste hinnad järsult. Nii et kui USA föderaalraha CPVde jaoks nappis, langes enamik osalejaid välja. Uuringuid vähendati, kuigi vähesed pühendunud jätkasid unistuse elluviimist.

CPV-de vastu huvi kadumises oli lihtne süüdistada madalaid maagaasi hindu või poliitilise tahte puudumist. Kuid suurim probleem oli see, et CPV-süsteemid ei müünud. Tavalistel lamedatel silikoonist päikesepaneelidel on seevastu sadu rakendusi, alates navigatsioonist kuni telekommunikatsioonini. Need on uskumatult töökindlad, neil puuduvad liikuvad osad ja need vajavad väga vähe hooldust.

Päikesepatareid on eriti kasulikud arengumaade inimestele, kes kasutavad neid nüüd valgustamiseks, külmutamiseks ja vee pumpamiseks – eriti kui kaugetes piirkondades, kus muud toiteallikad pole saadaval. Lihtsamalt öeldes ei sobi ükski neist rakendustest eriti CPV-de jaoks, mis olid kulutõhusad ainult suuremate kui 100 kW seadmete puhul.

Uus koit?

CPV-de turg paranes pärast seda, kui 2000. aastate alguses töötati välja suure tõhususega "tandem" mitme ristmikuga CPV-d, mis ühendavad räni III-V pooljuhiga, näiteks galliumarseniidiga. Tegelikult on selliseid seadmeid kasutades alates 2010. aastast kogu maailmas tellitud mitmesuguseid mitme megavatise CPV projekte. Kaasaegsete kommertssüsteemide tõhusus on kuni 42% ja Rahvusvahelise Energiaagentuuri arvates võib see 50. aastate keskpaigaks tõusta 2020%-ni.

Ja ometi pole isegi need suurepärased CPV-d täiuslikud, vajades aktiivseid jälgimissüsteeme, et nad oleksid alati päikese poole suunatud, ja ka spetsiaalset jahutust. See on täiendava tõhususe jaoks palju keerulist. Veelgi enam, rakud ei tööta hägustes või saastunud tingimustes nii hästi, kuna spekter ei vasta spektriliselt "häälestatud" rakkudele. Pilves päevad on veel üks probleem, kuna päikesevalgus ei ole piisavalt kontsentreeritud.

Kas soovite oma energiaarvet kärpida? Proovige neid rekordilisi päikesepatareisid

Need mitme ristmikuga PV-süsteemide piirangud vähendavad nende võimsust ja mõjutavad majandust suuremate kapitalikulude ja hooldusarvetega. On raske mõista, kuidas nad saaksid täiustada päikesepatareid, mille hind on aastatel 82–2010 langenud 2019% võrra. Rahvusvaheline Taastuvenergia Agentuur.

Lamepaneelidega päikesepatareide kulude langus on peamiselt tingitud mastaabisäästust, kuid oma osa on mänginud ka Hiina valitsus. Subsideerides tugevalt oma päikeseenergia tööstust, mõned on vaielnud et Hiina on suutnud müüa päikesepaneele USA-s ja Euroopas odavamalt, kui nende valmistamine ja tarnimine maksab. „Dumpinguna” tuntud tava on konkurendid välja tõrjunud ja võimaldanud Hiina tarnijatel turu nurka suruda.

Kuna majandus soosib praegu nii tugevalt lamepaneelidega päikeseenergiat, on CPV-tööstuse lähiaja väljavaated tuhmunud. Mitmed suurimad CPV tootmisrajatised, sealhulgas Suncore, Soitec, Amonix ja SolFocus, on oma tegevuse lõpetanud. Vaatamata sellele, et lamepaneelidega päikesepatareid on vähem tõhusad, on need lihtsa ökonoomika tõttu võitnud.

Siiski pole kõik veel kadunud. Võib-olla on päikesekontsentraatoritehnoloogia teine ​​kuldaeg kaartidel, mis kasutavad kontsentreeritud energiat vedelike soojendamiseks, kusjuures salvestatud soojus muundatakse elektriks, kui päike ei paista. See on põnev võimalus, mida ma järgmisel kuul arutlen.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/its-all-about-the-money-why-seemingly-great-technological-solutions-can-sometimes-fail/