เกิดอะไรขึ้นกับพลังงานแสงอาทิตย์?

หมายเหตุบรรณาธิการ: บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของซีรี่ส์ LiveScience เป็นครั้งคราวเกี่ยวกับความคิดเพื่อบรรเทาผลกระทบของมนุษยชาติต่อสิ่งแวดล้อม

พลังงานแสงอาทิตย์เป็นทางเลือกเบาสำหรับอาหารที่อุดมด้วยคาร์บอนและอาจเป็นพลังงานหมุนเวียนเพียงอย่างเดียวที่สามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้อย่างมีนัยสำคัญวิศวกรกล่าว

“ ลมสามารถมีบทบาทบางอย่างเช่นเชื้อเพลิงชีวภาพและความร้อนใต้พิภพ แต่พวกมันเล็กเกินไป” อีรินเบเกอร์จากมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์แอมเฮิร์สต์กล่าว “ ผู้เล่นที่ยิ่งใหญ่ทั้งสามคนคือพลังงานแสงอาทิตย์พลังงานนิวเคลียร์และคาร์บอนจับและจัดเก็บข้อมูล-

ตลอดระยะเวลาหนึ่งวันปริมาณพลังงานในแสงแดดที่กระทบกับทวีปสหรัฐอเมริกามากกว่า 2,500 เท่าของปริมาณการใช้ไฟฟ้าประจำวันของประเทศ แม้จะมีศักยภาพนี้พลังงานแสงอาทิตย์อยู่เบื้องหลังพลังงานทดแทนอื่น ๆ คิดเป็นเพียง 0.07 เปอร์เซ็นต์ของพอร์ตพลังงานของสหรัฐฯ

“ พลังงานแสงอาทิตย์จะต้องให้ 20 เปอร์เซ็นต์ของการจัดหาพลังงานเพื่อให้มีผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ” เบเกอร์กล่าวLiveScience- "เราอยากให้มันเป็นมากกว่านั้น"

ในรายงานที่เผยแพร่เมื่อต้นปีที่ผ่านมาเบเกอร์และเพื่อนร่วมงานของเธอได้ดูเทคโนโลยีที่อาจนำแสงอาทิตย์ออกมาสู่แสงสว่างเต็ม

ทรายในความต้องการ

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกที่ส่งตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ

แผงโซลาร์เซลล์มีเซลล์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่เปลี่ยนเป็นไฟฟ้าโดยไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกใด ๆ หนึ่งในคุณสมบัติที่น่าสนใจของแผงโซลาร์เซลล์คือพวกเขาสามารถเพิ่มได้อย่างง่ายดายในบ้านเมื่อเทียบกับโครงการก่อสร้างที่ใหญ่กว่ามักจะเกี่ยวข้องกับกังหันลมหรือการตั้งค่าการรวบรวมพลังงานอื่น ๆ

เกือบทุกเซลล์ในการใช้งานปัจจุบันทำจากซิลิคอน แม้ว่าซิลิคอนมีอยู่มากมายในทราย แต่ก็ต้องถูกประมวลผลเพื่อให้สามารถใช้งานได้ในเซลล์แสงอาทิตย์และชิปคอมพิวเตอร์ ในความเป็นจริงความต้องการสูงในปัจจุบันจากอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับเวเฟอร์ซิลิคอนทำให้เกิดการขาดแคลนซิลิคอนคุณภาพสูงซึ่งหมายความว่าอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์อาจมีปัญหามากขึ้นในการพยายามแข่งขัน

สำหรับความต้องการไฟฟ้าของบ้านทั่วไปค่าใช้จ่ายของแผงโซลาร์เซลล์คือหลายหมื่นดอลลาร์ ตลอดอายุการใช้งานของแผงมันทำงานได้ประมาณ 30 เซ็นต์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงสามเท่าของค่าสาธารณูปโภคส่วนใหญ่

เพื่อลดราคานี้ความพยายามทางวิศวกรรมในปัจจุบันส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การสร้างเซลล์แสงอาทิตย์จากฟิล์มบางที่ใช้ซิลิกอนน้อยลงหรือแทนที่ด้วยวัสดุโซลาร์เซลล์อื่น ๆ เบเกอร์กล่าวว่าผู้เชี่ยวชาญหลายคนคิดว่านี่ควรเป็นเป้าหมายแรกของการวิจัยและพัฒนา

“ เราสามารถให้ทุนแก่ผู้คนจำนวนมากเพื่อค้นหาวัสดุอื่น ๆ ” เธอกล่าว

แสงอาทิตย์บนขอบฟ้า

มีความคิดอื่น ๆ เช่นเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ขึ้นอยู่กับพลาสติกราคาถูกและยืดหยุ่น อย่างไรก็ตามในปัจจุบันเซลล์อินทรีย์ไม่มีประสิทธิภาพในการแปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้าและสิ่งที่แย่กว่านั้นเบเกอร์กล่าวว่า "พวกเขามักจะจางหายไปและพังทลายลงในดวงอาทิตย์"

นักวิจัยบางคนกำลังทำงานเกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์ "รุ่นที่สาม" ในอนาคตซึ่งสามารถใช้เทคโนโลยีใหม่จำนวนมากเช่นเลนส์สีย้อมเคมีเซลล์หลายชั้นหรือจุดควอนตัมขนาดเล็กที่ดักจับแสงแดดที่เข้ามามากขึ้น

แต่ถึงแม้ว่าจะมีแผงโซลาร์เซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงในราคาถูก แต่ก็ไม่สามารถผลิตไฟฟ้าได้ในเวลากลางคืนหรือในวันที่มีเมฆมาก

“ ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดสำหรับแสงอาทิตย์คือความไม่แน่นอนของการจัดหา” เบเกอร์กล่าว

เพื่อให้แสงอาทิตย์เป็นผู้ให้บริการพลังงานที่สำคัญจะต้องมีการจัดเก็บไฟฟ้าที่ดีขึ้น มู่เล่ยักษ์หรือแบตเตอรี่ที่ดีขึ้นสามารถช่วยให้การไหลของพลังงานราบรื่น

ทำให้กระจาย

ไม่มีตัวเลือกทางเทคโนโลยีใดที่สามารถทำงานได้ดังนั้นเบเกอร์จึงคิดว่าผู้กำหนดนโยบายและอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ควรให้ทุนการวิจัยในความเป็นไปได้หลายอย่างเช่นพอร์ตหุ้นที่หลากหลาย

"คุณไม่ลงทุนเงินทั้งหมดใน Google แทนที่จะซื้อหุ้นที่แตกต่างกัน 10 หรือ 100 หุ้น" เธอกล่าว

ที่น่าสนใจคือ Google เพิ่งประกาศแผนการลงทุนหลายสิบล้านดอลลาร์ในปีหน้าในการพัฒนาพลังงาน Gigawatt จากพลังงานหมุนเวียนเพียงพอที่จะจัดหาครัวเรือนประมาณล้านครัวเรือน หนึ่งใน บริษัท ที่เลือกโดย Google คือ Esolar Inc. ซึ่งเชี่ยวชาญพลังงานความร้อนแสงอาทิตย์-

เทคโนโลยีความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ "เป็นเส้นทางที่เป็นไปได้อย่างมากในการให้พลังงานหมุนเวียนถูกกว่าถ่านหิน" Larry Page ผู้ร่วมก่อตั้ง Google และประธานผลิตภัณฑ์กล่าวในแถลงการณ์ของ บริษัท กล่าว

ความร้อนจากแสงอาทิตย์นั้นแตกต่างจากเทคโนโลยีโซลาร์เซลล์ซึ่งพลังงานของดวงอาทิตย์มุ่งเน้นไปที่การต้มน้ำหรือของเหลวอื่น ไอน้ำที่เกิดขึ้นนั้นสามารถใช้ในการเปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้เช่นเดียวกับที่ทำในโรงไฟฟ้าถ่านหินหรือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบดั้งเดิม

แม้ว่าจะดูเหมือนโดยตรงน้อยกว่าแผงเซลล์แสงอาทิตย์ แต่ความร้อนจากแสงอาทิตย์แปลงพลังงานประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานของดวงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าซึ่งเป็นสองเท่าของประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ซิลิคอนส่วนใหญ่ ยิ่งไปกว่านั้นความร้อนบางอย่างสามารถจัดเก็บและใช้ในเวลากลางคืนเพื่อให้กระแสไฟฟ้าคงที่มากขึ้น

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เข้มข้นหลายแห่งถูกสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีนี้ในสถานที่ต่าง ๆ เช่นสเปนและทะเลทรายโมฮาวี กระจกติดตามแสงแดดที่จำเป็นนั้นไม่ค่อยดีเกินไปที่จะไปบนหลังคาของบุคคล แต่ระบบที่คล้ายกันสามารถนำมาใช้เพื่อให้น้ำอุ่นสำหรับบ้าน

• เกิดอะไรขึ้นกับพลังงานความร้อนใต้พิภพ?
• 10 อันดับแรกของเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นใหม่
• เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์อ้างว่าทำให้เข้าใจผิด