Mokslo Sriuba: Elektra – Kas Tai?
Elektra - tai ne tik būtinas šiuolaikinio gyvenimo elementas, bet ir sudėtingas mokslinių tyrimų objektas. Šiame straipsnyje panagrinėsime įvairius elektros aspektus, pradedant nuo elektros tinklų ypatybių, saulės energetikos naujovių ir baigiant elektros energijos svarba bei iššūkiais.
BRELL Elektros Žiedas: Istorija ir Dabartis
Tikriausiai esate girdėję apie vadinamąjį BRELL elektros žiedą. Jis jungia Lietuvą, Latviją, Estiją, Rusiją ir Baltarusiją. Ši sistema buvo sukurta po Antrojo pasaulinio karo, kai kartu su kitomis Baltijos šalimis atsidūrėme Sovietų Sąjungos gniaužtuose. Inžinieriai taip suprojektavo tinklus, kad tapome bendro tinklo dalimi.
Techninis ir Komercinis Elektros Srautas
Kalbant apie Astravo elektrą, reikia atskirti komercinį elektros srautą nuo techninio. „Žiedinis elektros srautas buvo ir bus. Tačiau komercinis srautas yra kas kita. Lietuva elektrą perka per tarptautinę „Nord Pool“ prekybos biržą. Bet koks elektros importas, ar jis būtų iš Baltarusijos, ar Latvijos, ar kitų šalių, į Lietuvą gali patekti tik per šią biržą. Kitaip sakant, elektros pirkimas ir pinigų sumokėjimas už produktą yra įmanomas tik per biržą.
„Prekybos nebus, kai pradės veikti Baltarusijos atominė elektrinė. Nebus absoliučiai jokios elektros prekybos ant sienos Lietuva-Baltarusija. Kai kas įsivaizduoja, kaip mes čia atskirsim, kuris elektronas atominis, kuris elektronas jau neatominis. Jokio atskyrimo nebus.
Energetikas Daivis Virbickas, Lietuvos elektros perdavimo sistemos operatoriaus AB „Litgrid“ generalinis direktorius, teigia: „Žiedinis elektros srautas buvo ir bus. Jis bus per BRELL didįjį žiedą, bus ir maži žiedai, ir visai nesvarbu kokioje elektrinėje ta elektra yra pagaminta. Ar tai vėjo elektrinėje sugeneruoja tą žiedinį srautą, ar tai dujinėje, ar tai atominėje.“
Taip pat skaitykite: Pinigų spausdinimo technologijos ateitis
Saulės Energetika: Nuo Laboratorijos Iki Namų Stogo
Ar kada susimąstėte, ar kada nors dėvėsime rūbus, kurie gamins elektrą? Ar turėsime nešiojamus prietaisus, kurių nereikės krauti? O gal statysime namus, kurie bus ir elektrinės?
Perovskitiniai Saulės Elementai: Nauja Era?
Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkai tiria laboratorinius perovskitinius saulės elementus. ,,Praktiškai ir yra dvi tokios kryptys, jei iš komercinės pusės žiūrėti: tai vienas yra pakeisti silicio saulės elementus, tai geresni silicio saulės elementai, kita kryptis - ieškoti naujų pritaikymų. Tai yra į automobilius integruoti saulės elementai, tai yra į pastatus integruoti saulės elementai. Šiuo metu saulės elementai yra atskirai nuo pastato, nors jis ir yra ant stogo, tai yra atskiras objektas.
Šiuo metu saulės elementai yra gaminami iš silicio. Tokių komercinių elementų efektyvumas siekia apie 20 procentų. Tačiau lietuviai sukūrė naują medžiagą, kuri gali būti naudojama saulės elementų sudėtyje vietoje silicio. Jos dėka, mokslininkai sukūrė tandeminius saulės elementus (sudarytus iš silicio ir perovskito), kurie pasiekė rekordinį 29,8 proc. efektyvumą.
Saulės Elementų Istorija ir Dabartis Lietuvoje
Pirmieji saulės elementai sukurti dar praeito amžiaus 6-ajame dešimtmetyje garsiajame „Bell Labs“, tačiau tam, kad jie atsirastų ant mūsų namų stogų prireikė kone 70 metų. Šiandien Lietuvoje turime virš 150 tūkst. elektros energijos gamintojų, o saulės energetika sudaro virš 15 proc. visos Lietuvoje pagaminamos elektros.
Ekonominis Atsipirkimas ir Infrastruktūra
„Ar tai įmanoma? Paprastas atsakymas - taip, tokie sprendimai įmanomi ir šiandien jau turime tai įgyvendinti leidžiančias technologijas. Tačiau tam, kad tai apsimokėtų ekonomiškai, turi atsirasti ir visa infrastruktūra, tiekimo grandinės, teisinis reguliavimas“, - teigia Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkas dr.
Taip pat skaitykite: Mokslo populiarinimas pasaulyje
Tandeminiai Saulės Elementai: Efektyvumas ir Stabilumas
Tyrėjas teigia - tradiciniai silicio saulės elementai šiandien yra puikus pavyzdys to, kaip toli yra pažengusios saulės elementų technologijos. „Šiuo metu silicio saulės elementų efektyvumo rekordas yra arti 28%, kai tuo tarpu su tandeminiais saulės elementais yra pasiektas beveik 35% efektyvumas. Tad šiuo metu vis daugiau dėmesio skiriama ne šių elementų efektyvumo gerinimui, tačiau jų stabilumo bei integravimo į įvairius prietaisus klausimams. Viršijus 30% efektyvumo ribą daug pasaulio kompanijų pradėjo investuoti būtent į tandeminių saulės elementų technologiją, taip priartindamos ją prie realios rinkos“, - teigia A.
Saulės Elementų Pritaikymas Įvairiems Prietaisams
Skaičiuotuvai su integruotais saulės elementais seniai nieko nebestebina. Šiandien taip pat esama ir išmaniųjų laikrodžių su saulės elementais papildytomis dizaino detalėmis. Daugelis kitų bandymų integruoti saulės elementus į skirtingus prietaisus kol kas apsiriboja pilotiniais produktais, pastebi A. Magomedov. Visgi būta ir garsiau nuskambėjusių eksperimentų, tokių kaip 2016 m. Elon’o Musk’o pristatyta stogo danga su integruotais silicio saulės elementais.
Organiniai Puslaidininkiai: Naujos Kartos Medžiagos
Per dešimtmetį silicio saulės elementų technologija pažengė į priekį, tačiau net ir šiandien tokiems elementams pagaminti reikia tam skirtos infrastruktūros ir didelių resursų. „Silicio saulės elementams gaminti naudojamos itin sudėtingos technologijos, tačiau Europoje mes neturime tam pakankamai išplėtotos infrastruktūros. Dėl tos pačios priežasties ir puslaidininkių pramonė plėtojama ne čia, o, pavyzdžiui, Taivane. Kita vertus, naujos kartos medžiagos - organiniai puslaidininkiai, gaminami iš anglies atomų - turi unikalių pranašumų, leidžiančių galvoti apie mums Europoje prieinamų metodų - liejimo, spausdinimo, purškimo - panaudojimą gaminant saulės elementus. Taip pat šių puslaidininkių savybės gali būti keičiamos atomų lygmenyje, kas leidžia geriau suderinti atskirus saulės elementų komponentus“, - teigia A.
Vokietijoje jau kelerius metus eksperimentuojama su būtent tokiais organiniais puslaidininkiais paremtais saulės elementais, o tiksliau - kuriami plėveles primenantys saulės elementai, kurie, skirtingai nei tradiciniai, gali būti lengvai klijuojami ant namų sienų, stogų ar kitų šiandien saulės energijos generavimui neišnaudotų paviršių.
Tandeminiai Elementai: Masinė Gamyba
„Aš manau, kad, sėkmės atveju, būtent tandeminiai silicio ir perovskito saulės elementai gali tapti pirmuoju masinės gamybos produktu, panaudojant pažangias organines bei hibridines medžiagas. Tai leistų toliau vystyti įvairius produktus naujos kartos saulės elementų pagrindu“, - svarsto KTU ekspertas.
Taip pat skaitykite: Renginiai Molėtuose: „Mokslo sriuba“
Saulės Elementai Kosmose
Nors esame įpratę matyti saulės elementus ant namų stogų ar saulės elektrinių parkuose, A. Magomedov primena - vienas pirmųjų šios technologijos pritaikymo būdų buvo ne kas kita kaip kosmoso pramonė. Čia vienos saulės panelės ilgis, NASA duomenimis, gali kartais siekti ir daugiau nei 14 metrų, o visas saulės panelių masyvas būti didesnis už profesionalaus krepšinio aikštelę.
„Tandeminiai saulės elementai kosmoso pramonėje jau yra standartas, tačiau čia naudojamas galio arsenidas - visiškai kitokia technologija. Ji yra itin patvari, tačiau taip pat ir be proto brangi. Visgi šiandien pingant kelionėms į kosmosą, atsiranda poreikis tobulinti ir šioms reikmėms naudojamus saulės elementus - didinti jų efektyvumą, lankstumą ir tuo pačiu mažinti kainą bei svorį.
„Silicis - viena populiariausių medžiagų gaminti saulės elementus - visiškai neatlaiko tokių atšiaurių sąlygų. Tačiau čia atsiranda perovskitai, kurie, kai bebūtų keista, Žemėje bent kol kas yra mažiau patvarūs, lengviau degraduojantys, tačiau kosmoso sąlygas pakelia žymiai geriau. Ir tai yra nauja niša mokslui“, - aiškina A.
KTU Mokslininkų Tyrimai
Eilę metų sintetinantys naujas organines medžiagas būtent perovskitiniams saulės elementams, KTU mokslininkai šiandien taip pat eksperimentuoja ir su organinėmis medžiagomis, galinčiomis pasitarnauti kosmoso pramonei skirtų saulės elementų gamyboje. Kol kas, prasitaria A. Magomedov, tai yra tik bandymų pradžia. Visgi, per pastaruosius kelerius metus KTU profesoriaus V.
„Prieš kelerius metus mūsų sukurtos medžiagos davė pradžią naujai tyrimų krypčiai organinių puslaidininkių srityje ir šiuo metu jau yra sukurta virš šimto naujų medžiagų, veikiančių mūsų pasiūlytu principu.
Elektros Energijos Svarba ir Iššūkiai
Elektros energija yra pirmo būtinumo prekė. Maža to, elektra yra ypatingas produktas, elektrą reikia tuo pačiu metu pagaminti ir suvartoti.
Elektros Tiekimo Stabilumas
„Kai Anglijoje vyko karališkosios vestuvės ir visi žmonės išėjo į gatves, poreikis labai drastiškai nukrito, buvo labai didelis dažnio padidėjimas Jungtinėje Karalystėje. „Saulės užtemimo metu, labai drastiškai ir greitai sumažėja elektros energijos gamyba saulės elektrinėse. Tokios šalys, kaip Vokietija, turi labai daug tokių elektrinių.
„Kartą buvo įvykęs dalinis Kaliningrado energijos sistemos užgesimas. Apie 75% viso vartojimo neteko elektros energijos tiekimo. Elektros energija jiems buvo atstatyta laikant įtampą Sovietsko pastotėje, tiekiant elektros energiją per Lietuvos energetikos sistemą.
tags: #mokslo #sriuba #elektra #kas #tai