Minden a pénzről szól. Miért kudarcot vallanak a látszólag nagyszerű technológiai megoldások?

Fiatalabb koromban azt hittem, hogy a tudomány önmagában minden technológiai kihívást meg tud oldani – és amelyik technikailag a legjobb megoldás, az nyer. Csak az iparban eltöltött néhány év után jöttem rá, hogy a gazdaság, a piaci erők és a verseny egyformán fontos (és néha nagyobb) szerepet tölt be. Megtudtam, hogy egy papíron kiválónak tűnő technológiai megoldást a gyakorlati nehézségek és a rossz időzítés húzhatnak le.

Ezért mindenki számára, aki új technológiát fejleszt, fontos, hogy felülvizsgálati pontokat állítson fel a projekteken, folyamatosan értékelje a piacot és a versenyt, és rendszeresen, szenvtelenül és kiegyensúlyozottan vizsgálja meg technológiája felkészültségét. Tucatnyi olyan technológia jut eszembe, amelyek nem úgy sültek el, ahogy tervezték. De itt a „napkoncentrátoros” fotovoltaikus (CPV-k) – olyan eszközöket fogok felfedezni, amelyek lencsék vagy görbe tükrök segítségével áramot termelnek. fókuszálja a napfényt az apró napelemekre.

Közben eszembe jutott ez a téma a világ leghatékonyabb napeleméről ír, amelyet 2019-ben fejlesztettek ki az Egyesült Államok Nemzeti Megújuló Energia Laboratóriumában. Ez egy CPV-eszköz, és 47.1 nappal megvilágítva rekordszintű, 143%-os hatékonysággal rendelkezik. A készülék elképesztően hangzik, tekintve, hogy a mai szilícium fotovoltaikus (PV) lapos panelek hatásfoka mindössze 22%.

Miért buktak el a koncentrátoros fotovoltaik, amelyeket egykor a következő nagy dolognak tartottak?

Természetesen a legtöbb CPV-telepítés lenyűgözőnek és futurisztikusnak tűnik, de a síkpaneles szilícium PV-k ára annyira leesett, hogy 2017 óta szinte leálltak a CPV-k telepítésére irányuló kísérletek (még akkor is, ha a kutatás folytatódott). Ez az oka annak, hogy az egykor a következő nagy dolognak emlegetett CPV-k kiestek?

Piaci erők

A CPV-k kutatása az 1970-es évek közepén kezdődött a közel-keleti olajembargó sokkhatása után (Prog. Fotovolt. Res. Appl. 8 93). A legtöbb munka az új-mexikói Sandia National Laboratories-ban zajlott, az első rendszer egy akril Fresnel lencséből állt, amely a napfényt szilícium PV-cellákra fókuszálta. A sejteket vízzel hűtötték, hogy megakadályozzák felmelegedésüket és hatékonyságuk elvesztését; nyomkövető rendszert is használtak, így mindig a Nap felé néztek.

Más cégek is gyorsan kipróbálták magukat, a CPV-rendszereket a Motorolától és a Boeingtől a GE-ig és az RCA-ig mindenki fejlesztette. Számos sikeres nagyszabású demonstrációs projekt született ebből a korai munkából, nevezetesen a 350 kW-os Soleras Project Szaúd-Arábiában és a 300 kW-os Entech rendszer Austinban, Texasban. Az előbbi 1981-től több mint 15 éven át folyamatosan futott, és értékes betekintést nyújtott a CPV-k gyakorlati szempontjaiba és működési költségeibe.

Az 1980-as évek elején azonban a munka megakadt, ahogy elmúlt az energiaválság sürgőssége. Mivel az olaj és a földgáz a vártnál jóval bőségesebbnek bizonyult, ezeknek az üzemanyagoknak a ára zuhant. Így amint az Egyesült Államok szövetségi forrásai megfogyatkoztak a CPV-kre, a résztvevők többsége kiesett. A kutatást visszaszorították, bár néhány elkötelezett továbbra is követte az álmát.

Könnyű volt a CPV-k iránti érdeklődés elvesztését az alacsony földgázárakra vagy a politikai akarat hiányára okolni. De a legnagyobb probléma az volt, hogy a CPV-rendszerek nem keltek el. Ezzel szemben a hagyományos, lapos szilikon napelemes napelemek több száz alkalmazással rendelkeznek, a navigációtól a telekommunikációig. Hihetetlenül megbízhatóak, nem tartalmaznak mozgó alkatrészeket, és nagyon kevés karbantartást igényelnek.

A napelemes napelemek különösen hasznosak a fejlődő országokban élő emberek számára, akik most világításra, hűtésre és vízszivattyúzásra használják őket – különösen akkor, ha olyan távoli területeken, ahol más energiaforrások nem állnak rendelkezésre. Egyszerűen fogalmazva, ezen alkalmazások egyike sem különösen alkalmas CPV-khez, amelyek csak 100 kW-nál nagyobb berendezéseknél voltak költséghatékonyak.

Egy új hajnal?

A CPV-k piaca javult a 2000-es évek elején a nagy hatékonyságú „tandem” többcsomópontos CPV-k kifejlesztését követően, amelyek a szilíciumot kombinálják egy III-V félvezetővel, például gallium-arzeniddel. Valójában 2010 óta különféle több megawattos CPV-projekteket helyeztek üzembe szerte a világon ilyen eszközök felhasználásával. A modern kereskedelmi rendszerek akár 42%-os hatásfokkal is rendelkeznek, és a Nemzetközi Energiaügynökség szerint ez a 50-as évek közepére 2020%-ra emelkedhet.

Ennek ellenére még ezek a kiváló CPV-k sem tökéletesek, aktív nyomkövető rendszert igényelnek, hogy mindig a Nap felé nézzenek, valamint speciális hűtést. Ez még sok bonyolultságot jelent az extra hatékonyság érdekében. Ráadásul a cellák nem működnek olyan jól ködös vagy szennyezett körülmények között, mert a spektrum nem egyezik a spektrálisan „hangolt” cellákkal. A felhős napok egy másik probléma, mert a napfény nem koncentrálódik eléggé.

Szeretné csökkenteni energiaszámláját? Próbálja ki ezeket a rekordméretű napelemeket

A több csomópontos fotovoltaikus rendszerek ezen korlátai csökkentik teljesítményüket, és a magasabb tőkeköltségekkel és karbantartási számlákkal kihatnak a gazdaságra. Nehéz belátni, hogyan tudnának javítani a napelemes napelemeken, amelyek ára 82 és 2010 között 2019%-kal csökkent. Nemzetközi Megújuló Energia Ügynökség.

A lapos napelemes napelemek árának esését leginkább a méretgazdaságosság okozta, de a kínai kormány is szerepet játszott. A napelemes ipar jelentős támogatásával, néhányan vitatkoztak hogy Kína olcsóbban tudott napelemeket eladni az Egyesült Államokban és Európában, mint amennyibe kerül a gyártás és a szállítás. A „dömpingként” ismert gyakorlat kiszorította a versenytársakat, és lehetővé tette a kínai beszállítóknak, hogy sarokba szorítsák a piacot.

Mivel a közgazdaságtan most olyan erősen támogatja a lapos napelemes napelemeket, a CPV-ipar rövid távú kilátásai elhalványultak. A legnagyobb CPV-gyártó létesítmények közül több bezárt, köztük a Suncore, a Soitec, az Amonix és a SolFocus. A lapos paneles napelemek, annak ellenére, hogy kevésbé hatékonyak, az egyszerű gazdaságosság miatt megnyerték a napot.

Azonban nincs minden veszve. A napelem-koncentrátor-technológia talán második aranykora a kártyákon, amelyek a koncentrált energiát folyadékok felmelegítésére használják, és a tárolt hő elektromos árammá alakul, amikor nem süt a Nap. Ez egy lenyűgöző lehetőség, amelyet a jövő hónapban fogok megvitatni.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/its-all-about-the-money-why-seemingly-great-technological-solutions-can-sometimes-fail/