Вчені з Дефтського технічного університету (TU Delft, Нідерланди) розробили концепцію, за якою сонячні (або фотоелектричні, фотовольтаїчні) модулі, що виробляють електроенергію, мають в ближчому майбутньому перетворитися на дещо більше, що породить нову галузь з новими можливостями, новою якістю і відповідними новими термінами – фотовольтатроніку. За цією концепцією розумні сонячні елементи будуть спілкуватися між собою, обмінюватися інформацією, і вливати один на другий задля максимальної оптимізації спільної роботи розподілених сонячних установок і мереж
В даний час електрифікація і цифровизация (діджиталізація) – два важливих напрямки розвитку в енергетичному секторі. Широкомасштабне впровадження змінних поновлюваних джерел енергії (VRE), накопичувачів енергії і компонентів силової електроніки, заснованих на постійному струмі (DC), докорінно змінює сьогоднішню електроенергетичну систему, засновану на змінному струмі (AC). Ця тенденція призводить до створення складної гібридної системи електропостачання змінного/постійного струму з широким розгортанням інформаційних і комунікаційних технологій (ІКТ) для підтримки стабільності і надійності системи. Фотовольтаїка (PV) – це технологія, яка буде відігравати важливу роль в локальному виробництві чистої електроенергії у містах. Щоб повною мірою використовувати потенціал фотоелектричних технологій в міському середовищі, вони повинні стати інтелектуальними.
Таким чином, сучасні реалії спонукають до появи нової галузі досліджень, яка матиме справу з інтелектуальними PV- модулями і їх застосуванням в компонентах з безліччю функцій. Ця нова галузь відтепер називатиметься фотовольтатронікою (PVT). «Тільки пов’язавши енергію та інформацію між собою, ми можемо реально вплинути на це», – вважають в Дефтському університеті.
Розумна сонячна революція
До цього часу сонячні елементи в основному використовувались як джерело корисної енергії. Але дослідники з TU Delft вважають, що можна отримати від сонячної енергії набагато більше, якщо сонячні елементи використовуються у різний спосіб. Міро Земан, професор в TU Delft, пояснює це наступним чином: «Зазвичай сонячні елементи отримують світло і доставляють електроенергію. Легку частинку такого роду називають фотоном, а електрично заряджену частинку – електроном. І фотони, і електрони є носіями енергії. Але крім цього, обидва можуть також бути носіями інформації. Наша ідея полягає в тому, щоб знайти розумний спосіб поєднання цих двох характеристик та об’єднання функціональності енергії та носія інформації в одному пристрої. Це дозволить сконструювати сонячні елементи таким чином, щоб у з’явився новий компонент, який не тільки виробляє електроенергію, але й обробляє інформацію. В результаті сонячні елементи зможуть спілкуватися між собою та з іншими пристроями, гарантуючи, що вся вироблена енергія потрапляє саме туди, де це потрібно. І це означатиме справжню розумну «сонячну революцію»».
Фотовольтатроніка об'єднуватиме наукові напрямки вивчення розвитку енергетики та інформатики. Оскільки фотони і електрони є носіями як енергії, так і інформації, фотовольтатроніка – це наукова галузь, яка розроблятиме та вивчатиме автономні пристрої для виробництва електроенергії і передачі інформації. Це охоплює шлях від збору енергії фотонів (hν) для створення бітів інформації за рахунок енергії, що генерували фотоелектрони (еВ). Для передачі принаймні одного біта інформації в енергоінформаційному ланцюжку PVT потрібна енергія ~10 кеВ, в той час як остаточний ККД ланцюжка може досягати 33,4%. Наразі кількість публікацій, пов'язаних з фотовольтатронікою, зростає експоненціально, а кількість публікацій по комбінованим областям досліджень подвоїлася в поточному десятилітті і досягла 3,4%, що є явною ознакою появи як такої нової галузі – фотовольтатроніки.
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 2 013 / 2020-11-30 08:30:01
