تکنولوژی خورشیدی فتوولتائیک خورشیدی با کاهش هزینه کاهش می یابد، به لطف نوآوری های کارآیی اخیر توسط نخستین تولید کننده خورشیدی ایالات متحده، رنسانس را تجربه می کند. حسن نیت ارائه میدهد اول خورشیدی، شرکت
درون یک ساختمان اداری تک داستان در Bedford، Mass.، در یک اتاق مخفی که به نام Growth Hall شناخته می شود، آینده انرژی خورشیدی در بیش از 2,500 ° F پخت و پز می شود. پشت درب های بسته و پرده های پائین، اجاق های سفارشی با نام های جاه طلبی مثل "Fearless" و "Intrepid" کمک می کنند تکنیک جدید ساخت وفل های سیلیکونی، اسباب بازی پانل های خورشیدی امروز را بهبود ببخشند. اگر همه چیز خوب پیش رود، روش جدید می تواند هزینه انرژی خورشیدی را بیش از 20 درصد در چند سال آینده کاهش دهد.
فرانک ون مورلو، مدیر عامل شرکت اچ.آی.وی می گوید: "این ویفر فروتن اجازه می دهد تا انرژی خورشیدی به اندازه ذغال سنگ نزولی باشد و به شدت انرژی مصرف انرژی را تغییر دهد." فن آوری های 1366، شرکت در پشت روش جدید تولید ویفر.
آیا اتاق های راز یا نه، این زمان های هیجان انگیز در جهان انرژی تجدید پذیر است. به لطف پیشرفت های تکنولوژیکی و افزایش تولید در طول دهه، شباهت شبکه - نقطه ای که منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و باد همان هزینه برق تولید شده از سوختن سوخت های فسیلی است - به سرعت در حال نزدیک شدن است. در برخی موارد، آن را به دست آورده ایم و نوآوری های اضافی در انتظار بالقوه وعده زیادی برای هزینه های رانندگی حتی پایین تر است، که در عصر جدید کاملا جدید برای انرژی های تجدید پذیر به وجود آمده است.
شگفت انگیز خورشیدی
در ماه ژانویه 2015، شرکت عربستان سعودی قدرت ACWA تحلیلگران صنعت را شگفت زده کرد وقتی که پیشنهاد خرید یک نیروگاه خورشیدی مگاواتی 200 در دبی را گرفت که قادر به تولید برق برای 6 سنت در هر کیلووات ساعت. قیمت کمتر از هزینه برق از نیروگاه های گاز طبیعی و یا نیروگاه های زغال سنگ است، برای اولین بار برای نصب و راه اندازی خورشیدی. به گفته آژانس اطلاعات انرژی آمریکا، برق از نیروگاه های جدید گاز طبیعی و زغال سنگ به ترتیب به مبلغ 6.4 سنت و 9.6 سنت در هر کیلووات ساعت خواهد رسید.
پیشرفت های تکنولوژیکی، از جمله فتوولتائیک هایی که می توانند درصد بالایی از نور خورشید را به انرژی تبدیل کنند، پانل های خورشیدی را کارآمد تر کرده اند. در عین حال اقتصاد مقیاس هزینه های خود را کاهش داده است.
برای بسیاری از 2000 های اولیه، قیمت یک پانل خورشیدی یا ماژول در حدود $ 4 در هر وات بود. در آن زمان، مارتین گرین، یکی از محققان برجسته فتوولتائیک جهان، هزینه هر مولکول، از جمله شمشهای سیلیکونی پلی کریستالی که در ساخت ویفر سیلیکون، شیشه محافظ در خارج از ماژول، و نقره مورد استفاده در سیم کشی ماژول محاسبه شده بود، محاسبه کرد . معروف ترین سبز اعلام کرد که تا زمانی که ما بر روی سیلیکون بلوری برای انرژی خورشیدی تکیه کنیم، احتمالا قیمت هرگز کمتر از $ 1 / وات نخواهد بود.
"یک دهم درصد از میزان بهره وری در اینجا وجود دارد و کاهش هزینه هایی که افزوده شده تا خورشید بسیار رقابتی است وجود دارد." - مارک Barineau آینده، سبز و تقریبا هر کس دیگری در این زمینه معتقد بود، با فیلم های نازک، ماژول های خورشیدی که بر مواد دیگری از سیلیکون متکی بود که نیاز به کمکی از مواد خام داشت.
سپس، از 2007 به 2014، قیمت ماژول های سیلیکون بلوری از $ 4 در هر وات به $ 0.50 در هر وات کاهش یافته است، همه چیز اما پایان دادن به توسعه فیلم های نازک.
مارک بارینو (Marck Barineau)، یک تحلیلگر خورشیدی با اشاره به کاهش چشمگیر هزینه ها از شمار زیادی از سود افزایش یافته است تحقیقات Lux. عوامل عبارتند از: فرایند جدید و کم هزینه برای ساخت سیلیکون پلی کریستالی؛ ویفر سیلیکون نازک؛ سیمهای نازک در جلو ماژول که نور خورشید را کمتر می کنند و از نقره کمتر استفاده می کنند. پلاستیک های ارزان تر به جای شیشه؛ و اتوماسیون بیشتر در ساخت.
بارینو می گوید: "یک دهم درصد از میزان بهره وری در اینجا وجود دارد و هزینه های کاهش آن در آنجا افزوده شده است تا خورشید را بسیار رقابتی کند."
25 سنت در هر وات
سبز می گوید: "دریافت کمتر از $ 1 [در هر وات] از انتظارات من فراتر رفته است." "اما اکنون، من فکر می کنم می توان آن را حتی پایین تر".
یکی از کاندیداهای احتمالی برای به دست آوردن آن، روش جدید 1366 تولید ویفر است. واحدهای سیلیکونی پشت پانل های خورشیدی امروز از شمش های بزرگ سیلیکون پلی کریستالی بریده می شوند. این فرآیند بسیار ناکارآمد است و تقریبا نیمی از شمش اولیه را به خاک اره تبدیل می کند. 1366 یک رویکرد متفاوت دارد، ذوب شدن سیلیکن در اجاق های مخصوص ساخته شده و تبدیل آن به ورقه های نازک برای کمتر از نصف هزینه هر ویفر و یا کاهش 20 در هزینه کلی یک ماژول سیلیکون بلوری. به گفته ون مایرو، 1366 امیدوار است تولید انبوه در 2016 آغاز شود.
در ضمن، فیلم های نازک، زمانی که تصور می شد آیندۀ انرژی خورشیدی باشد و سپس توسط سیلیکون کریستالی ارزان قیمت فرو ریخته، می تواند رنسانس را تجربه کند. پیشنهاد اخیر کمپنی برای تامین انرژی خورشیدی در دبی با استفاده از ماژول های خورشیدی کادمیوم تلورید نازک ساخته شده توسط سازنده ایالات متحده خورشیدی نخست. این شرکت نه تنها به عنوان اکثریت قریب به اتفاق شرکت های فیلم نازک، بلکه به طور مداوم با افزایش بهره وری از سلول های خورشیدی خود در حالی که تولید را افزایش می دهد، به طور مداوم برخی از ماژول های ارزان قیمت را تولید می کند. این شرکت اکنون می گوید که می تواند ماژول های خورشیدی را برای ما تولید کند کمتر از 40 سنت در هر وات و پیش بینی کاهش بیشتر قیمت در سال های آینده.
Green می گوید: ما می توانیم به سادگی هزینه های ماژول های خورشیدی را به سنت 25 در هر وات و تقریبا نیمی از هزینه های فعلی خود را ببینیم. برای کاهش هزینه های فراتر از آن، بازده تبدیل نور خورشید به برق باید به طور قابل توجهی افزایش یابد. برای رسیدن به آنجا، دیگر مواد نیمه هادی باید در بالای سلولهای خورشیدی موجود قرار گیرد تا طیف وسیع نور خورشید را به برق تبدیل کنند.
"اگر شما می توانید چیزی را در بالای ویفر سیلیکون قرار دهید آن را بسیار غیر قابل انعطاف است،" سبز می گوید.
سبز و همکارانش رکوردی برای کارآیی ماژول خورشیدی سیلیکون بلوری در 22.9 درصد در 1996 که هنوز هم امروزه نگهداری می شود، تنظیم کرد. سبز شک و تردید بهره وری سیلیکون بلورین به تنهایی می تواند خیلی بالاتر. با این حال، با قرار دادن سلول، او می گوید "آسمان محدود است."
یک ماده از اندازه
در حالیکه انرژی خورشیدی فقط شروع به برابری در شبکه می شود، انرژی باد در حال حاضر وجود دارد. در 2014، متوسط قیمت جهانی انرژی باد در ساحلی همانند برق از گاز طبیعی بود، با توجه به انرژی جدید انرژی بلومبرگ.
همانند خورشید، اعتبار به پیشرفت های تکنولوژیکی و افزایش حجم می انجامد. با این حال، برای باد، نوآوری عمدتا موضوع اندازه است. از طول 1981 به 2015، طول متوسط تیغه روتور توربین باد است بیش از شش برابر افزایش یافته است، از 9 متر تا 60 متر، به عنوان هزینه انرژی باد است توسط یک عامل 10 کاهش یافته است.
"افزایش اندازه روتور به این معنی است که شما انرژی بیشتری دریافت می کنید و این تنها راننده ی وارد کننده ترین در کاهش هزینه انرژی باد می باشد"، د Todd Griffith از آزمایشگاه ملی ساندیا در آلبوکرک، نیومکزیکو.
گریفیث به تازگی نظارت بر ساخت و آزمایش چند تیغه نمونه اولیه 100-meter در سندیا را بر عهده داشت. هنگامی که این پروژه در 2009 آغاز شد، بزرگترین تیغه های تجاری در طول عملیات 60 متر بود. گریفیت و همکارانش می خواستند ببینند که تا چه حد می توانند روند پیشروی تیغه ها را قبل از اینکه به طراحی و محدودیت های مواد می پردازند، تحت فشار قرار دهند.
"من به طور کامل انتظار دارم که تیغه های 100 را ببینم و فراتر از آن." - دیوید تاد گریفیث اولین نمونه آن یک تیغه تمام فایبرگلاس بود که از همان طرح ها و مواد مشابه استفاده می کرد که در آن زمان در تیغ های تجاری نسبتا کوچکتر یافت می شد. نتیجه یک تیغ 126-ton بسیار سنگین بود که بسیار نازک بود و طولانی بود که به ارتعاش در باد و باد گرانشی حساس بود.
این گروه دو نمونه قبلی را با استفاده از الیاف کربنی قوی تر و سبک تر و شکل تیغه ای که به جای لبه های تیزه ای پشت تخت بود استفاده کرد. تیغ 100 متر نتیجه 60 درصد سبک تر از نمونه اولیه آن بود
از زمان آغاز پروژه در 2009، بزرگترین تیغه های مورد استفاده در توربین های بادی تجاری تجاری از 60 متر تا تقریبا 80 متر با نمونه های تجاری بزرگتر که اکنون در حال توسعه است، رشد کرده است. گریفیث می گوید: "من انتظار دارم که 100 را از نظر تیغه متر و فراتر از آن ببینم."
همانطور که تیغه ها بلندتر می شوند، برج هایی که آنها را بالا می برند بلندتر می شوند تا بتوانند با سرعت بیشتری نسبت به باد برخورد کنند. و از آنجا که برج ها بلندتر می شوند، هزینه های حمل و نقل در حال افزایش است. برای مقابله با افزایش هزینه ها GE اخیرا یک "قاب فضا" برج، یک برج فولادی فولادی که در پارچه قرار دارد، ساخته شده است. برج های جدید با استفاده از تقریبا 30 درصد فولاد کمتر از برج های لوله های معمولی از همان ارتفاع استفاده می شود و می تواند به طور کامل در ظروف حمل و نقل استاندارد برای مونتاژ در محل تحویل داده می شود. این شرکت اخیرا مبلغی به مبلغ $ 3.7 میلیون از وزارت انرژی ایالات متحده دریافت کرده است تا فایلی از فضای چارچوب مشابه تولید کند.
نوآوری در فضای باز
با این حال، مانند پانل های خورشیدی سیلیکون بلوری، فناوری باد موجود در نهایت در برابر محدودیت های مواد تشکیل می شود. نوآوری دیگری در افق برای باد مربوط به جای محل است. مزارع باد در حال پیگیری منابع باد بیشتر و منازعه کمتری در زمین در حال حرکت به خارج هستند. ساکنین دریایی دورتر، آب عمیق تر، روش فعلی برای تعمیر توربین ها را به دریاچه های دریایی غیر قابل قبول گران می گذارند. اگر صنعت به جای ساختارهای حمایتی شناور حرکت کند، طراحی توربین بادی سنگین امروز، احتمالا بسیار غبارآلود خواهد بود.
یک راه حل بالقوه یک توربین محور عمودی است، جایی که شفت اصلی روتور به صورت عمودی، مانند یک چرخش آرام، به جای به صورت افقی مانند یک توربین بادی معمولی تنظیم می شود. ژنراتور برای چنین توربین می تواند در سطح دریا قرار گیرد، به این وسیله به مراتب پایین تر از مرکز جاذبه.
گریفیت می گوید: "شانس بسیار خوبی است که برخی از انواع دیگر فن آوری های توربین، محور بسیار محکم و عمیق، در هزینه عمیق ترین هزینه ها باشد."
دهه گذشته نوآوری های قابل توجهی در تکنولوژی های خورشیدی و باد ارائه داده است، که باعث افزایش کارایی و هزینه شده است که در برخی موارد از انتظارات خوش بینانه بیش از حد فراتر رفته است. آنچه که دهه آینده به دست خواهد آورد مشخص نشده است، اما اگر تاریخ هر گونه راهنمای باشد، آینده انرژی های تجدید پذیر بسیار مثبت می شود. 
این مقاله در ابتدا در ظاهر Ensia
درباره نویسنده
فیل مک کینا یک نویسنده آزاد است که علاقه مند به همگرایی افراد جذاب و ایده های جذاب است. او در ابتدا درباره انرژی و محیط زیست با تمرکز بر افرادی که در پشت این خبر هستند تمرکز می کند. کار او به نظر می رسد La نیویورک تایمز، اسمیتسونیان، WIRED، Audubon، دانشمند جدید، نقد و بررسی فناوری MATCE و NOVA، جایی که او یک ویرایشگر مشارکتی است.
