Эта краска может вырабатывать электричество как солнечная батарея

В попытках обуздать неисчерпаемую энергию Солнца человечеством были изобретены солнечные батареи, преобразующие ее в электричество или тепло. При том, что такая инновация получила достаточно широкое признание, доступной ее назвать нельзя по причине высокой стоимости. Однако, исследования не стоят на месте, и уже сейчас ведутся поиски и создание улучшенных альтернатив дорогим панельным установкам.

Одной из лабораторных разработок ученых стало новейшее соединение, именуемое «солнечная краска» (Solar Paint). Предполагается, что всего через несколько лет такая технология начнет использоваться повсеместно и станет одним из самых актуальных источников чистой энергии.

Что такое солнечная краска

Это материал нового поколения, в основе которого лежат особые полупроводниковые наночастицы. Внешне она выглядит как пастообразное вещество желтого цвета. Полученный в результате исследований состав можно наносить на любую поверхность, проводящую ток, без использования специального оборудования. Взаимодействие панели, окрашенной такой краской, электрода и солнечных лучей приводит к выработке электричества, способного удовлетворить энергетические потребности всего человечества.

Разработки

Революционное открытие было представлено группой американских исследователей из Нотрдамского университета. Руководителем проекта стал Прашант Камат, который является доктором химических и биохимических наук, а также научным сотрудником центра нанотехнологий.

Цель экспертных исследований, с его слов, заключается в создании краски для домов и автомобилей, где их стены, крыша или кузов смогут выполнять функцию фотоэлектрической панели.

Порядок изготовления инновационного материала:

Были использованы наноразмерные частицы диоксида титана, выступающие как поглотители света.
Поверх этих квантовых точек следовало покрытие сульфидом и селенидом кадмия.
Частицы помещались в водно-спиртовую смесь, а затем готовая масса наносилась на пластину, оснащенную токопроводящим слоем.
Следующим этапом было добавление дополнительных компонентов и длительное воздействие на смесь горячего воздуха.

Получившаяся батарея имела КПД, приравненный к 1%.

Еще один подход к реализации идеи нанокраски был предложен специалистами Мельбурнского королевского технологического института в Австралии. Авторы этой концепции работали над созданием краски, генерирующей водородное топливо из солнечного света и влажного воздуха. Основой состава стали:

синтетический сульфид молибдена,
частицы оксида титана.

Отличительные свойства и преимущества солнечных красок

Особенность разработанного материала состоит в том, что, в отличие от батарей, краска может быть изготовлена в очень крупных объемах. Она менее затратна, но более проста в производстве.

Несмотря на то, что общая производительность таких наноразработок относительно невысока, обе команды разработчиков планируют увеличивать их эффективность.

Возможно, в ближайшем будущем генерирование электроэнергии такими методами сможет снабжать каждый дом необходимым количеством энергии. Это поможет существенно снизить коммунальные расходы и внести значительный вклад в сохранение экологии нашей планеты.

Эта краска может вырабатывать электричество как солнечная батарея

Что такое солнечная краска

Разработки

Цель экспертных исследований, с его слов, заключается в создании краски для домов и автомобилей, где их стены, крыша или кузов смогут выполнять функцию фотоэлектрической панели.

Порядок изготовления инновационного материала:

Были использованы наноразмерные частицы диоксида титана, выступающие как поглотители света.
Поверх этих квантовых точек следовало покрытие сульфидом и селенидом кадмия.
Частицы помещались в водно-спиртовую смесь, а затем готовая масса наносилась на пластину, оснащенную токопроводящим слоем.
Следующим этапом было добавление дополнительных компонентов и длительное воздействие на смесь горячего воздуха.

Получившаяся батарея имела КПД, приравненный к 1%.

синтетический сульфид молибдена;
частицы оксида титана.

Отличительные свойства и преимущества солнечных красок

Новое в блогах

Сообщество «Наука будущего»

Графеновая краска преобразует энергию солнца в электричество

Графен, сравнительно недавно открытое вещество, может существенно изменить наши представления об источниках энергии. На его основе можно создавать аккумуляторные батареи, а сегодня было объявлено о создании солнечной краски, в состав которой входит графен. Она поглощает энергию солнечного света и трансформирует ее в электричество.

Солнечную краску разработали ученые из Университета Манчестера совместно со специалистами Национального университета Сингапура.

По информации веб-ресурса Dvice, ею можно покрывать стены жилых домов и офисных зданий для генерации электрической энергии.

Проекты по превращению наружных стен домов в источники энергии существуют уже несколько лет, но в каждом из них фигурируют солнечные батареи — именно ими предлагается покрывать стены и крыши, но их существенным недостатком является высокая стоимость наряду со значительными габаритами.

Солнечная краска же, наоборот, имеет минимальную толщину, да и стоимость ее не должна быть слишком высокой, поскольку производство графена не требует значительных финансовых вливаний.

Преимуществом графена, помимо низкой себестоимости, является его повышенная проводимость и одновременно минимальная толщина. Производится он из графита путем расщепления его кусочков на тончайшие составные части. Говоря научным языком, графен является двумерной модификацией углерода толщиной всего в один атом.

По состоянию на сегодняшний день солнечная краска на основе графена является своего рода концептом и пока не готова к коммерциализации. Данная технология по-прежнему находится в разработке, но тот факт, что о ней было заявлено во всеуслышание, говорит о том, что работа ученых близится к своему логическому завершению.

По мнению специалистов, данное решение позволит существенно снизить нагрузку на экологию нашей планеты путем сокращения производства электричества при помощи сжигания ископаемого топлива. Так что солнечная краска – это именно то, что называется «зелеными технологиями».

Олег Сазонов # ответил на комментарий Аркадий Хромов 12 мая 2013, 12:20 Как снимать электричество – для меня загадка.

Если бы пленка графена была сплошной и не покрыта связующим, то все было бы просто – полоска токопроводящего клея решила бы задачу.

Но в статье нет ничего про устройство и свойства фотоэлемента на основе графеновой краски. :(((

Олег Сазонов # ответил на комментарий Аркадий Хромов 13 мая 2013, 23:17 Ерунда, а не квалификация.
Такой ток будет сниматься примерно с 10 квадратных метров (вряд ли КПД превысит 1%), значит достаточно через метр приклеить 10 амперные шинки. А можно и чаще.

Понятно, что это несколько удорожит покраску, но не радикально.

Олег Сазонов # ответил на комментарий Аркадий Хромов 13 мая 2013, 23:23 Когда наш завкафедрой объяснял высоким гостям принцип электрохимического перфорирования фольги по трафарету, он всегда говорил: “Представьте себе обычный капроновый чулок, который прижат к фольге. Теперь опускаем это в электролит и включаем ток. Под дырочками металл растворяется и мы получаем сетку вместо фольги.”

Естественно чулок совершенно не годится. Зато гости смеются и как бы всё понимают. :)))

Олег Сазонов # ответил на комментарий Аркадий Хромов 14 мая 2013, 08:58 Плат я перетравил множество.

Может ли солнечная электростанция вырабатывать электричество по ночам?

Солнечная энергетическая система, которая работает по ночам, изменит правила игры в области возобновляемых источников энергии.

Электростанции, работающие на основе солнечной энергии, являются, пожалуй, одной из самых перспективных отраслей, занимающихся выработкой экологически чистой энергии. Однако есть у них один весьма существенный недостаток: в облачную погоду или ночью они «простаивают». А можно ли заставить их работать и в темное время суток? Давайте разбираться.

Могут ли СЭС работать ночью?

Как энергостанции будут вырабатывать энергию ночью
Что такое термальная батарея и как она работает

Как энергостанции будут вырабатывать энергию ночью

Благодаря совместным усилиям специалистов из Университета Кертин (Австралия), а также компаний United Sun Systems и ITP Thermal был разработан новый тип термальной батареи, который и поможет электростанциям работать на полную мощность даже в условиях ночи.

«Хранение возобновляемой энергии уже давно является камнем преткновения энергетической сферы, но наш прототип тепловой батареи способен хранить и по мере необходимости выделять солнечную энергию в любое время суток», — сказал один из авторов работы профессор Крейг Бакли.

Что такое термальная батарея и как она работает

Термальная батарея может запасать энергию и хранить ее до тех пор, пока, грубо говоря, «энергии солнца не окажется недостаточно». В этот момент ранее накопленная энергия идет на работу электростанции вместо энергии солнца. После того, как солнце снова сможет обеспечивать полноценную работу турбин станции, батарея снова начнет накапливать заряд.

На самом деле, идея разработки подобной батареи не нова. На сегодняшний день в солнечных электростанциях уже используются литиевые батареи. Но они применяются лишь в качестве запаса и отдают ее для нужд питаемых объектов также, как и ваш телефон начинает терять заряд после того, как вы отключите его от источника питания. В случае с термальной батареей же все гораздо интереснее.

«В то время, как литиевая батарея хранит электрическую энергию, которая может быть использована для обеспечения электроэнергией, когда солнце не светит, термальная батарея хранит тепло от накопленного солнечного света. Это может быть использовано для работы турбины, которая будет производить электроэнергию. Эта технология позволяет получать до 46 кВт энергии и идеально подходит для удаленно расположенных промышленных предприятий или населенных пунктов.»

Сохранение энергии происходит следующим образом: когда солнечная энергия имеется в избытке, она запасается в топливных элементах на основе газообразного водорода. В тот момент, когда наступает ночь или небо застилается тучами, водород вступает во взаимодействие с ионами металлов.

Из-за разницы в температурах между водородом и металлом, происходит реакция с образованием гидрида (то есть соединение металла с водородом), в результате которой выделяется тепло. Именно оно и идет на питание турбины электростанции. После остывания водород и металл разъединяются, позволяя вновь накапливать солнечную энергию. опубликовано econet.ru

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Вся правда об эффективности солнечных панелей (10 фото)

Хозяин одного дома, установивший солнечные панели и следивший в течение года за их работой, решил поделиться своими впечатлениями о подобных девайсах. Подсчитав сэкономленную электроэнергию, он сделал вывод о целесообразности использования подобной системы.

Далее слова автора:

Сейчас вы узнаете то, о чем никогда не расскажут продавцы солнечных панелей.

Ровно год назад, в октябре 2015 года, в качестве эксперимента я решил записаться в ряды «зеленых», спасающих нашу планету от преждевременной гибели, и приобрел солнечные панели максимальной мощностью 200 ватт и грид-инвертор рассчитанный максимум на 300 (500) ватт вырабатываемой мощности. На фотографии вы можете увидеть структуру поликристаллической 200-ваттной панели, но через пару дней после покупки стало ясно, что в одиночной конфигурации у неё слишком низкое напряжение, недостаточное для правильной работы моего грид-инвертора.

Поэтому мне пришлось её поменять на две 100-ваттных монокристаллических панели. Теоретически они должны быть немного эффективнее, по факту же они просто дороже. Это панели высокого качества, российского бренда Sunways. За две панели я заплатил 14 800 рублей.

Вторая статья расходов — грид-инвертор китайского производства. Производитель никак себя не обозначил, но устройство сделано качественно, а вскрытие показало, что внутренние компоненты рассчитаны на мощность до 500 ватт (вместо 300, написанных на корпусе). Стоит такой грид всего 5 000 рублей. Грид — это гениальное устройство. С одной стороны к нему подключается + и – от солнечных панелей, а с другой стороны он с помощью обычной электрической вилки подключается совершенно в любую электрическую розетку в вашем доме. В процессе работы грид подстраивается под частоту в сети и начинает “выкачивать” переменный ток (сконвертированный из постоянного) в вашу домашную сеть 220 вольт.

Грид работает только при наличии напряжения в сети и его нельзя рассматривать как резервный источник питания. Это его единственный минус. А колоссальным плюсом грид инвертора является то, что вам в принципе не нужны аккумуляторы. Ведь именно аккумуляторы являются самым слабым звеном в альтернативной энергетике. Если та же солнечная панель гарантированно отработает более 25 лет (то есть через 25 лет она потеряет примерно 20% своей производительности), то срок службы обыкновенного свинцового аккумулятора в аналогичных условиях составит 3-4 года. Гелевые и AGM аккумуляторы прослужат дольше, до 10 лет, но они и стоят в 5 раз дороже обычных аккумуляторов.

Поскольку у меня есть сетевое электричество, то мне никакие аккумуляторы не нужны. Если же делать систему автономной, то нужно добавить к бюджету еще 15-20 тысяч рублей на аккумулятор и контроллер к нему.

Теперь, что касается выработки электроэнергии. Вся энергия вырабатываемая солнечными панелями в реальном времени попадает в сеть. Если в доме есть потребители этой энергии, то она вся будет израсходована, а счетчик на вводе в дом «крутиться» не будет. Если же моментальная выработка электроэнергии превысит потребляемую в данный момент, то вся энергия будет передана обратно в сеть. То есть счетчик будет «крутиться» в обратную сторону. Но тут есть нюансы.

Во-первых, многие современные электронные счетчики считают проходящий через них ток без учета его направления (то есть вы будете платить за отдаваемую обратно в сеть электроэнергию). А во-вторых, российское законодательство не разрешает частным лицам продавать электроэнергию. Такое разрешено в Европе и именно поэтому там каждый второй дом обвешан солнечными панелями, что в совокупности с высокими сетевыми тарифами позволяет действительно экономить.

Что делать в России? Не ставить солнечные панели, которые могут выработать энергии больше, чем текущее дневное энергопотребление в доме. Именно по этой причине у меня всего две панели суммарной мощностью 200 ватт, которые с учетом потерь инвертора могут отдать в сеть примерно 160-170 ватт. А мой дом стабильно круглосуточно потребляет примерно 130-150 ватт в час. То есть вся выработанная солнечными панелями энергия будет гарантированно потреблена внутри дома.

Для контроля вырабатываемой и потребляемой энергии я пользуюсь Smappee. Я уже писал про него в прошлом году. У него два трансформатора тока, которые позволяют вести учет как сетевой, так и вырабатываемой солнечными панелями электроэнергии.

Начнём с теории, и перейдем к практике.

В интернете есть много калькуляторов солнечных электростанций. Из моих исходных данных согласно калькулятору следует, что среднегодовая выработка электроэнергии моих солнечных панелей составит 0,66 квтч/сутки, а суммарная выработка за год — 239,9 квтч.

Это данные для идеальных погодных условий и без учета потерь на конвертацию постоянного тока в переменный (вы же не собираетесь переделывать электроснабжение своего домохозяйства на постоянное напряжение?). В реальности полученную цифру можно смело делить на два.

Сравниваем с реальными данными по выработке за год:

2015 год – 5,84 квтч
Октябрь – 2,96 квтч (с 10 октября)
Ноябрь – 1,5 квтч
Декабрь – 1,38 квтч
2016 год – 111,7 квтч
Январь – 0,75 квтч
Февраль – 5,28 квтч
Март – 8,61 квтч
Апрель – 14 квтч
Май – 19,74 квтч
Июнь – 19,4 квтч
Июль – 17,1 квтч
Август – 17,53 квтч
Сентябрь – 7,52 квтч
Октябрь – 1,81 квтч (до 10 октября)

Всего: 117,5 квтч

Вот график выработки и потребления электроэнергии в загородном доме за последние 6 месяцев (апрель-октябрь 2016 года). Именно за апрель-август солнечными панелями была выработана львиная доля (более 70%) электрической энергии. В остальные месяцы года выработка была невозможна по большей части из-за облачности и снега. Ну и не забываем, что КПД грида по конвертации постоянного тока в переменный примерно 60-65%.

Солнечные панели установлены практически в идеальных условиях. Направление строго на юг, поблизости нет высоких домов отбрасывающих тень, угол установки относительно горизонта — ровно 45 градусов. Этот угол даст максимальную среднегодовую выработку электроэнергии. Конечно можно было купить поворотный механизм с электроприводом и функцией слежения за солнцем, но это бы увеличило бюджет всей установки практически в 2 раза, тем самым отодвинув срок её окупаемости в бесконечность.

По выработке солнечной энергии в солнечные дни у меня нет никаких вопросов. Она полностью соответствует расчетным. И даже снижение выработки зимой, когда солнце не поднимается высоко над горизонтом не было бы настолько критично, если бы не. облачность. Именно облачность является главным врагом фотовольтаики. Вот вам почасовая выработка за два дня: 5 и 6 октября 2016 года. Пятого октября светило солнце, а 6 октября небо затянули свинцовые тучи. Солнце, ау! Ты где спряталось?

Зимой есть еще одна небольшая проблема — снег. Решить её можно только одним способом, установить панели практически вертикально. Либо каждый день вручную очищать их от снега. Но снег это ерунда, главное чтобы светило солнце. Пусть даже низко над горизонтом.

Итак, подсчитаем расходы:

Грид инвертор (300-500 ватт) — 5 000 рублей
Монокристаллическая солнечная панель (Grade A — высшего качества) 2 шт по 100 ватт — 14 800 рублей
Провода для подключения солнечных панелей (сечением 6 мм2) — 700 рублей
Итого: 20 500 рублей.
За прошедший отчетный период было выработано 117,5 квтч, по текущему дневному тарифу (5,53 руб/квтч) это составит 650 рублей.
Если предположить, что стоимость сетевых тарифов не изменится (на самом деле они изменяются в большую сторону 2 раза в год), то свои вложения в альтернативную энергетику я смогу вернуть только через 32 года!

А уж если добавить аккумуляторы, то вся эта система никогда себя не окупит. Поэтому солнечная энергетика при наличии сетевого электричества может быть выгодна только в одном случае — когда у нас электроэнергия будет стоить как в Европе. Вот будет стоить 1 квтч сетевого электричества более 25 рублей, вот тогда солнечные панели будут очень выгодны.
Пока же использовать солнечные панели выгодно только там, где нет сетевого электричества, а его проведение стоит слишком дорого. Предположим, что у вас его загородный дом, расположенный в 3-5 км от ближайшей электрической линии. Причем она высоковольтная (то есть потребуется установка трансформатора), а у вас нет соседей (не с кем разделить расходы). То есть за подключение к сети вам придется заплатить условно 500 000 рублей, а после этого еще и платить по сетевым тарифам. Вот в этом случае вам будет выгоднее купить на эту сумму солнечные панели, контроллер и аккумуляторы — ведь после ввода системы в эксплуатацию вам уже больше платить не нужно будет.
А пока стоит рассматривать фотовольтаику исключительно, как хобби.

“Семь лет не платил за ЖКХ”. Что такое полная автономка и можно ли так жить

Лайф выяснил, насколько дорого обходятся энергоэффективные технологии и у кого в России так много электричества, что его некуда девать.

Автономный дом — это такой дом, где есть электричество, тепло, вода, канализация и вообще всё необходимое для жизни в XXI веке, но за всё это никому не надо платить. А что, так можно? Оказывается, можно, но не всегда нужно. Давайте разберёмся на конкретных примерах.

На окраине, зато бесплатно

С этого предмета, можно сказать, и началась удивительная история Николая Дриги. 54-летний житель Краснодара вспоминает, как в молодости постоянно видел дома солнечные батарейки с завода “Сатурн” — там работал его брат.

— Брат обычные электрические будильники переводил на “солнечную тягу”, ставил солнечные батарейки на будильники, звонки, всякую мелочёвку, — рассказывает Николай.

Сам он окончил ракетное училище и получил красный диплом инженера-системотехника. Хобби брата неожиданно пригодилось в семейной жизни, когда Николай вместе со своей супругой решил построить дом на окраине Краснодара, подальше от суеты и потока машин. Выбрали большой участок в новой зоне застройки в посёлке Индустриальном. Там вообще ничего не было, это бывшее колхозное поле.

Участок в 23 сотки в 2002 году обошёлся дёшево — по тем деньгам 50 тысяч рублей. Но вдали от благ цивилизации пришлось думать, как организовать жизнь. И этого удалось добиться за 350 тысяч рублей. На эти деньги Николай купил шесть солнечных панелей по 150 Вт каждая, два ветрогенератора по 1,5 кВт и сопутствующие устройства — аккумуляторы, инверторы и так далее.

— Сети нашим соседям предлагали подключить — электричество за 1,5–2 миллиона. Одним 1,5, другим почти два нарисовали, — вспоминает владелец дома.

Пикачу в МИСиС. Учёные на покемонах объяснили устройство новых солнечных панелей

Ещё 20 тысяч рублей Николай потратил на дровяной котёл для отопления, но потом перешёл на пеллетную горелку — с ней удобнее. Правда, электричества нужно больше. Поэтому пришлось купить ещё несколько панелей — уже по 250 Вт. А потом хозяин установил в доме тепловой насос — и снова усилил свою солнечную электростанцию. Сейчас её общая мощность — 5,5 кВт. Днём она вырабатывает электричество, оно копится в аккумуляторах, запасов хватает и на ночь. Более того, летом — и вообще большую часть года — энергии вырабатывается столько, что остаются излишки.

Четыре года назад Николай нашёл решение для своих остатков. Именно он стал одним из главных инициаторов закона о микрогенерации, согласно которому лишнее электричество владельцы собственных домашних электростанций могут продавать сетям.

Как продавать своё электричество

Николай собирается установить в доме двунаправленные счётчики: они будут фиксировать, сколько электричества ушло в сеть и сколько пришло из сети. Один киловатт стоит пять рублей. Если, например, “солнечная система” за месяц произвела 1000 кВт·ч, а потратил дом 500 кВт·ч за этот же срок, то эти 500 кВт·ч достаются даром.

А неиспользованный объём энергии — то есть лишние 500 кВт·ч — сеть покупает уже дешевле: по средневзвешенной цене плюс доплата за мощность. На Кубани это примерно 2,5–3 рубля за кВт·ч.

— Ещё на первом чтении законопроекта было озвучено, что средняя ожидаемая цена выкупа — в районе 2,20 рубля по стране. Я думаю, и в Москве по цене от 2,20 до 2,5 рубля может быть осуществлена продажа энергетических излишков, — сказал Николай.

Петербургские учёные придумали дешёвые и более мощные солнечные батареи

Таким образом, 2,2–2,5 рубля за каждый лишний киловатт будут копиться на счету Николая всё лето, а зимой он на эти деньги будет покупать сетевое электричество, чтобы не зависеть от капризов погоды. Кстати, его ветрогенераторы, которые он покупал на стадии строительства, отработали около пяти лет и один за другим сломались. Теперь же Николай не хочет покупать новые — сотрудничать с сетью оказалось выгодно.

— Благодаря этой системе можно добиться того, что в течение года баланс дома будет нулевым, то есть человек живёт и ничего не платит никому вообще. И ни в чём себе не отказывает: у него и отопление, и электроснабжение есть, — уверен житель Краснодара.

Коммунальные платежи

Тарифы на вывоз мусора опять вырастут

27 сентября 2020, 21:40

Началась замена счётчиков. Насколько подорожает квартплата и какие сюрпризы ждут жильцов

24 сентября 2020, 21:40

Счётчики начинают проверять по-новому. К чему готовиться жильцам

24 сентября 2020, 10:00

Закон о микрогенерации вступил в силу в начале 2020 года, однако пока что на практике он не работает: нужно было подготовить регламенты подключения, согласно которым у человека может быть электростанция мощностью до 150 кВт, но отправлять в сеть он может не более 15 кВт·ч.

Как выяснилось, этого документа ждут многие владельцы подобных автономных систем. Предприниматель из Астрахани Владимир Юдин показал свою солнечную электростанцию, установленную на острове Белинский Банк на Волге. Этот остров каждую весну затапливает, поэтому домов там нет, зато у берега стоит судно, переоборудованное в базу отдыха. Этот импровизированный санаторий успешно снабжается электричеством от восьми солнечных панелей общей мощностью три киловатта. Интересно, что они оснащены особой системой слежения за солнцем — гелиотрекером. Проще говоря, батареи в течение дня постоянно поворачиваются в сторону светила.

По словам Владимира, за сутки вырабатывается более 12 кВт — данного объёма полностью хватает на все нужды: приготовление пищи, нагрев воды, освещение и так далее. Раньше это обеспечивалось с помощью бензогенератора, владельцы базы отдыха тратили на топливо по 800 тысяч рублей каждый год. Установка этой “солнечной системы” обошлась в 820 тысяч рублей. А теперь, по расчётам Владимира, она будет стоить ещё дешевле.

— В связи с тем что в 2020 году подписан закон о микрогенерации в России, затратность снизилась на 30%, теперь появилась возможность закачивания электроэнергии в сеть, использования её по мере необходимости и получения при этом прибыли: 120 тысяч рублей за один киловатт мощности, — заявил предприниматель.