Общеизвестно, как солнечные батареи работают днем. Обычный человек на улице сможет сказать вам, что он собирает солнечный свет, который затем преобразуется в энергию. Энтузиасты солнечной энергии смогут более подробно рассказать о том, как фотоэлектрические элементы поглощают солнечную энергию, преобразуют ее в электричество постоянного тока, а затем увидят, как солнечный инвертор преобразует электричество постоянного тока в электричество переменного тока для использования в доме или на работе. Тем не менее, несмотря на общие знания об использовании солнечных панелей в дневное время, их использование в ночное время остается для большинства новой — если не полностью чуждой — идеей.

Но в этой области есть прогресс. С большим оптимизмом в отношении того, как солнечные панели в будущем могут продолжать генерировать значительное количество энергии в ночное время в регионах с нормальным или высоким уровнем дневного солнечного света в год, и станут более эффективными в более темные зимние месяцы. Это имеет широкие последствия для солнечных установок всех типов, особенно для возможности разработки гибридной системы, которая могла бы использовать ток (далее называемые «обычные» солнечные панели) и эту новую форму «ночной солнечной панели» (NSPs AKA) антисолнечные панели »).

Так каковы же научные данные о солнечных батареях, работающих в ночное время? И как их можно использовать вместе с обычными солнечными батареями?

Наука, лежащая в основе ПОШ, основана на исследованиях, выдвинутых Тристаном Деппе и Джереми Н. Мандей, учеными из Калифорнийского университета в Дэвисе.

В своей статье « Ночные фотоэлектрические элементы: производство электроэнергии путем оптической связи с глубоким космосом» Деппе и Мандей указывают на текущий недостаток существующей солнечной технологии, а именно, что она собирает энергию только в дневное время. В свою очередь, благодаря использованию концепции, в которой ночное небо используется как теплоотвод, а земля — ​​как источник тепла, фотоэлектрический элемент, вырабатывающий энергию в ночное время, может быть эффективным. Проще говоря, в то время как обычные солнечные панели холодные, а солнце горячее, NSP по сути инвертируют эту концепцию, испуская излучение через инфракрасный порт, которое затем создает пары электрон-дырка в космосе благодаря более низким температурам последнего.

Хотя NSP представляют собой операцию, отличную от того, как работают обычные солнечные панели, у этих двух типов все же есть общие элементы. Как объяснил профессор Мандей :

Обычный солнечный элемент генерирует энергию, поглощая солнечный свет, что вызывает появление напряжения на устройстве и протекание тока. В этих новых устройствах вместо этого излучается свет, а ток и напряжение идут в противоположном направлении, но вы все равно генерируете энергию. Приходится использовать разные материалы, но физика одинакова.

Хотя считается, что NSP не будут такими мощными, как обычные солнечные панели, тот факт, что они могут работать в течение более длительного времени — Munday утверждает, что 24 часа в сутки, — компенсирует это. То, что они используют традиционные источники топлива для части своего процесса, можно рассматривать как недостаток, но предполагается, что они могут работать, используя энергию, оставшуюся от других существующих промышленных процессов. Таким образом, гипотетически, если бы ПОШ были доступны для использования сегодня, они могли бы служить инструментом для достижения углеродной нейтральности (точно так же, как они могли бы сделать, если бы они подключились к сети, пока нейтралитет все еще поддерживается).

Munday также утверждает, что панели тоже могут быть полностью зелеными. Как он указывал ранее , «хотя эти панели могут производить электроэнергию без выбросов углерода при подключении к безотходной мощности при подключении к источникам отработанного тепла, они также могут производить электроэнергию без выбросов углерода, просто сидя на вашей крыше, как солнечная панель». .

В настоящее время Мандей и его коллеги находятся на стадии прототипа, стремясь преобразовать теорию NSP в прототипы в реальных условиях, которые являются функциональными и дают возможность обычным панелям работать за свои деньги в производительности. Понятно, что прототип, уже разработанный Munday, действительно работал, но мог генерировать только около 25% энергии, которую могла бы использовать обычная панель. Это немалое достижение, и, в свою очередь, ожидается, что дальнейшие исследования и разработки позволят еще больше сократить разрыв между обычными и NSP.

Разумно сказать, что обычно можно ожидать значительного ожидания, прежде чем ПИШ с этой стадии станут обычным явлением во всем мире. Но с быстрым развитием мы видим не только в солнечной энергетики в технологические возможности , но больше государственных инвестиций и государственная поддержка для сектора с избранным президентом США Джо Байден активно агитировал на платформе , обещающей обширные возобновляемых источников энергии инвестиций -The старые презумпции прошлых лет следует отбросить.

Источники возобновляемой энергии больше не рассматриваются просто как «технология завтрашнего дня», которая лишает их приоритета, а важные решения об их использовании откладываются на другой день. В связи с этим, если Мандей и его команда предоставят более многообещающие прототипы, есть большие надежды, что постоянно растущая поддержка возобновляемых источников энергии поможет ускорить цикл разработки. Итак, какие конкретные преимущества могут принести ПОШ, когда они будут готовы к использованию?

Как можно использовать ПОШ
Много было написано о способности солнечных панелей обеспечивать энергетическое решение для сообществ в развивающихся странах, где существует большое количество солнечных часов в год. Это правильно и уместно, учитывая сравнительно низкую стоимость солнечной энергии, простоту установки и длительный срок службы установки. Тем не менее, гораздо меньше написано о возможности использования солнечных панелей на противоположном конце спектра.

В удаленных местах с низким количеством солнечных часов в год — особенно зимой, когда потребность в источниках энергии возрастает из-за дополнительных потребностей в освещении, отоплении, гаджетах для развлечений и т. Д. — возникает двойная задача удовлетворения этих дополнительных потребностей за счет поставщики энергии расположены далеко. Проще говоря, проживание в удаленном районе может привести к более дорогостоящим счетам за электроэнергию — и эти расходы увеличивают давление на стоимость жизни, когда учитываются другие факторы, такие как более высокие транспортные расходы.

Необходимо отметить, что возможность использования NSP в отдаленных районах может также привести к тому, что они столкнутся с теми же проблемами, которые могут препятствовать установке обычных солнечных панелей. Как и в Антарктиде , установка солнечных панелей для использования после захода солнца в определенных местах — например, в удаленной рыбацкой деревне на Аляске или в Гренландии — должна будет учитывать экологические проблемы, такие как риск экстремальных погодных условий или даже крупных диких животных, которые может повредить панели.

Кроме того, технология, лежащая в основе современных обычных солнечных панелей, постоянно совершенствуется. Не только когда речь идет о самих панелях, но и о других ключевых элементах установки, таких как батареи. В ближайшие годы мы увидим, что рост емкости аккумуляторов совпадет с нынешним дефицитом энергии, который в противном случае был бы восполнен NSP.

Солнечные панели и лампочки
Тем не менее, даже если такое событие все-таки произойдет, это не умалит ценности развития технологий NSP — так же, как каждая солнечная установка должна по существу рассматриваться с учетом ее достоинств и того, что идеально подходит для ее размещения и мощности, — так же и там ее можно ожидать. будет непреходящей ценностью в доступности ПОШ. Ключевым примером этого являются вышеупомянутые общины , у которых в год мало солнечных часов в день , и поэтому они, вероятно, получат гораздо больше выгоды от использования ПИШ, которые могут собирать урожай в месяцы почти полного отсутствия солнечного света, по сравнению с использованием аккумуляторных технологий, которые не будут взимать плату в сравнительно редкие периоды солнечного света, чтобы оправдать первоначальные затраты на установку или удовлетворить существующие потребности в энергии.

Разница ночь и день
Возлагаются большие надежды на продолжающийся рост солнечной энергии в 2021 году. Несмотря на все проблемы, вызванные пандемией в 2020 году, в солнечном секторе это был год, когда были установлены новые мировые рекорды, были созданы ведущие в мире фермы и страны продолжает приближаться к сетевому паритету между традиционными и возобновляемыми источниками (при этом ряду уже достигнут его до 2020 года). Но точно так же, как солнце, несомненно, освещает будущее солнечной энергии в предстоящем году за счет использования обычных панелей, точно так же и NSP предлагают новые захватывающие возможности для роста отрасли.

NSP могут принести огромную пользу солнечным установкам по всему миру. Для существующих установок внедрение новых панелей может помочь получить дополнительную мощность в ночное время. Для новых установок возможность иметь «двойную» установку обычных солнечных панелей с NSP, чтобы обеспечить производство возобновляемой энергии 24 часа в сутки, представляется многообещающей.

Особенно, если NSP потребуется много лет, чтобы догнать обычные солнечные панели с точки зрения их возможностей сбора урожая. Если NSP восполнят этот пробел быстрее, чем ожидалось, их способность вырабатывать энергию 24 часа в сутки (чего не могут сделать обычные панели) станет знаковым моментом. Таким образом, хотя мы не увидим использования ПОШ сегодня или завтра, безусловно, мы все можем с нетерпением ждать того преобразующего эффекта, который ПОШ когда-нибудь окажут, когда они перейдут от потенциального к фактическому использованию во всем мире.