Cum s-ar putea transforma energia regenerabilă

Cererea de energie electrică mai ieftină și mai verde înseamnă că peisajul energetic se schimbă mai repede decât în ​​orice alt moment din istorie. Acest lucru este valabil mai ales pentru energia electrică alimentată cu energie solară și stocarea bateriilor. Costul ambelor a scăzut la rate fără precedent în ultimul deceniu și tehnologii eficiente din punct de vedere energetic, cum ar fi iluminatul cu LED, s-au extins și ele.

Accesul la energie și stocare solară ieftină și omniprezentă va transforma modul în care producem și folosim energia, permițând electrificarea sectorului de transport. Există potențial pentru noi economii bazate pe substanțe chimice în care stocăm energie regenerabilă ca combustibili și susținem noi dispozitive care alcătuiesc un „internet of things”.

Dar tehnologiile noastre energetice actuale nu ne vor conduce către acest viitor: în curând vom atinge limitele de eficiență și costuri. Potențialul reducerilor viitoare ale costului energiei electrice din siliciu solar, de exemplu, este limitat. Fabricarea fiecărui panou necesită o cantitate echitabilă de energie, iar fabricile sunt scumpe de construit. Și, deși costul de producție poate fi redus, costurile unei instalații solare sunt acum dominate de extras – instalare, cablare, electronică și așa mai departe.

Acest lucru înseamnă că este puțin probabil ca sistemele actuale de energie solară să îndeplinească fracția necesară din cerințele noastre globale de energie de 30 TeraWatt, suficient de rapid pentru a aborda probleme precum schimbările climatice.

La fel, tehnologiile noastre actuale de iluminare și afișare cu LED-uri sunt prea scumpe și nu au o calitate a culorii suficient de bună pentru a înlocui în mod realist iluminarea tradițională într-un interval de timp suficient de scurt. Aceasta este o problemă, deoarece iluminatul reprezintă în prezent 5% din emisiile mondiale de carbon. Astfel, sunt necesare noi tehnologii pentru a umple acest gol și destul de rapid.

Ce tehnologie se produce în acest sens

Un laborator din Cambridge, Anglia, lucrează cu o nouă familie promițătoare de materiale cunoscute sub numele de perovskite cu halogenuri. Sunt semiconductori și conduc sarcini atunci când sunt stimulați cu lumină. Cernelurile perovskite sunt depozitate pe sticlă sau plastic pentru a face pelicule extrem de subțiri – în jur de o sutime din lățimea unui fir de păr uman – alcătuite din ioni metalici, halogenuri și organici. Atunci când sunt intercalate între contactele cu electrozi, aceste filme produc dispozitive cu celule solare sau LED.

În mod uimitor, culoarea luminii pe care o absorb sau o emit poate fi schimbată pur și simplu prin modificarea structurii lor chimice. Prin schimbarea modului în care le cultivăm, le putem adapta pentru a fi mai potrivite pentru absorbția luminii (pentru un panou solar) sau emiterea luminii (pentru un LED). Acest lucru ne permite să realizăm celule solare de culoare diferită și LED-uri care emit lumină de la ultraviolete, aproape în infraroșu.

Aceste tehnologii sunt rapid comercializate, în special pe frontul celulelor solare. Oxford Photovoltaics din Marea Britanie a construit o linie de producție și își îndeplinește primele comenzi de cumpărare la începutul anului 2021. Deși primele produse apar deja, există încă provocări. Un aspect cheie este demonstrarea stabilității pe termen lung. Dar cercetarea este promițătoare și, odată ce acestea sunt rezolvate, aceste tehnologii ar putea propulsa cu adevărat transformarea producției și consumului nostru de energie.