Солнечная энергия

Ископаемые источники энергии достигли своего технологического потолка все что можно было изобрести в этой сфере давно уже изобретено ожидать каких то прорывов или масштабирования производства в этой сфере не приходится.

В возобновляемой генерации же все только начинается и в первую очередь это касается солнечной энергетики где себестоимость генерации упала на 90% с 2010 по 2023 года. Напомню что основное снижение капитальных затрат на солнечные панели произошло в 2024 году цены на рынке обвалились до $0,085-0,088/Вт, снижение цен на солнечные панели в Китае.

Благодаря низкой себестоимости окупаемость СЭС в таких странах как Испания достигла трех лет. В прошлом году мир добавил в энергосистему 599 ГВт СЭС в этом году прогноз составляет 670 ГВт.

В Индии построят ветропарк для энергоснабжения сталелитейного производства

Вернемся к себестоимости BloombergNEF прогнозирует что снижение себестоимости зеленой генерации в 2025 году составит

- для СЭС на 2% до 0,035 долл. США/кВт⋅ч,

-для наземной ветрогенерации на 4% до 0,036 долл. США/кВт⋅ч.

- для морской ветрогенерации на 9% до 0,079 долл. США/кВт⋅ч.

- для систем хранения на 11% до до 0,093 долл. США/кВт⋅ч.

Агентство ожидает снижение себестоимости в течении ближайших 10 лет на а 26% для наземного ветра, на 22% для морского ветра, на 31% для СЭС и 50% для аккумуляторных батарей. Это средние значения по миру для примера в Китае ветрогенерация дешевле на 24% от средне мировой.

Китай остается лидером как по производству так и по внедрению зеленой генерации напомню читателям в этом году ожидается подключение к сетям КНР 330 ГВт СЭС и 100 ГВт ВЭС.

Турецкий сталелитейный холдинг объявил о строительстве крупнейшей солнечной электростанции

«Китай экспортирует зеленые энергетические технологии так дешево, что остальной мир думает о возведении барьеров для защиты собственной промышленности, — сказал Маттиас Киммел, глава отдела экономики энергетики в BNEF. — Но общая тенденция к снижению затрат настолько сильна, что никто, даже президент Трамп, не сможет ее остановить».

В Китае стартовало строительство производства зеленого водорода второе за последнюю неделю

Что касается других источников генерации то по данным Отчета о состоянии мировой ядерной промышленности генерация на АЭС остается самой дорогой и удорожание себестоимости продолжается.

Глубина переработки солнечных панелей достигла 99+%

Команда исследователей из Университета науки и технологий Ульсан (UNIST) разработала инновационную технологию, использующую солнечную энергию для синтеза аммиака и гликолевой кислоты — ключевого компонента в косметической промышленности, при этом устраняя выбросы углекислого газа.

Под руководством профессоров Сунхо Чо и Мён Хун Сонга из кафедры материаловедения и инженерии UNIST, команда создала метод, который преобразует нитратные загрязнители, содержащиеся в сточных водах, в аммиак посредством электрохимической реакции. Этот процесс также позволяет получать гликолевую кислоту из пластиковых отходов, эффективно превращая мусор в ценные продукты и снижая углеродные выбросы.

Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Nano Letters.

Аммиак занимает второе место по объему производства среди неорганических соединений в мире, уступая лишь серной кислоте, и его производство составляет 1,4% от общего объема выбросов углекислого газа. Это подчеркивает настоятельную необходимость в экологически чистых альтернативах традиционному процессу Хабера-Боша.

Исследовательская группа разработала фотогальваническую электрокаталитическую систему, которая позволяет производить аммиак на катоде и гликолевую кислоту на аноде, используя солнечную энергию.

В рамках этой системы нитрит (NO2-) в сточных водах восстанавливается на аноде, в то время как этиленгликоль, извлеченный из пластиковых отходов, окисляется до гликолевой кислоты на катоде. Поскольку нитраты (NO3-) и нитриты сосуществуют в сточных водах, преобразование нитрита в аммиак требует значительно меньше энергии и времени по сравнению с нитратом, что оптимизирует общую эффективность процесса.

Система достигла впечатляющей энергетической эффективности в 52,3%, что является самым высоким показателем на основе производительности анода. Скорость производства аммиака составила 146 μmol/cm²h, что значительно превышает критерий коммерциализации Министерства энергетики США в 58,72 μmol/cm²h, отмечая 46% улучшение по сравнению с предыдущими рекордами.

Исследователи разработали высокоэффективный катализатор (RuCo-NT/CF), который избирательно восстанавливает нитрит, что дополнительно увеличивает эффективность системы. Специально нацелившись на нитрит и избегая энергоемкой реакции эволюции кислорода, они оптимизировали процесс для достижения наилучших результатов.

Перовскитная солнечная батарея, использованная в системе, была разработана для обеспечения высокой электрической выходной мощности и долговечности. С увеличением плотности фотогальванического тока возрастает и скорость производства аммиака.

Профессор Сонг отметил: "Это исследование подчеркивает потенциал производства аммиака без выбросов углекислого газа с использованием перовскитных солнечных батарей, которые превосходят коммерческие кремниевые аналоги."

Команда также оценила коммерческий потенциал своей технологии, обнаружив, что их электрохимическая система может достичь скорости производства солнечного аммиака в 114 μmol/cm²h при использовании электролита, имитирующего сточные воды с низким уровнем радиоактивности и переработанными материалами PET.

Профессор Чо добавил: "Наше исследование предлагает устойчивое, углеродно-нейтральное энергетическое решение, одновременно производя зеленый аммиак и гликолевую кислоту из солнечного света и отходов."

Простое и эффективное Зарядное устройство для Аккумуляторов от Солнечных ПАНЕЛЕЙ

Использование солнечной энергии становится всё более популярным среди радиолюбителей и энтузиастов альтернативной энергетики. Солнечные панели позволяют заряжать аккумуляторы в походных условиях, в загородных домах и на дачах без необходимости подключения к электросети. Однако для эффективного заряда необходимо специальное устройство, которое будет регулировать процесс зарядки, предотвращая перезаряд и разряд аккумулятора.

В этой статье рассмотрим простое и надёжное зарядное устройство, которое можно собрать своими руками, используя доступные компоненты. Оно предназначено для зарядки свинцово-кислотных (SLA), гелевых (Gel) и AGM-аккумуляторов, но при желании его можно адаптировать для работы с литий-ионными элементами.

Принцип работы зарядного устройства

На рисунке представлена принципиальная схема зарядное устройство от солнечных панелей.

Зарядное устройство выполняет две основные функции:

1. Регулирует подачу напряжения от солнечной панели к аккумулятору, поддерживая оптимальный зарядный ток.

2. Отключает зарядку при достижении нужного уровня заряда, предотвращая перезаряд и продлевая срок службы аккумулятора.

Для этого в схеме используются следующие ключевые элементы:

• MOSFET-транзистор IRF4905 – управляет подачей тока на аккумулятор.

• Диод Шоттки 80SQ045 – предотвращает разряд аккумулятора в ночное время через солнечную панель.

• Операционный усилитель LM358 – контролирует напряжение на аккумуляторе и включает/отключает зарядку.

• Таймер LM555 – используется для предотвращения ложных срабатываний и стабилизации работы схемы.

Теперь разберёмся, как именно работает схема.

1. Контроль напряжения на аккумуляторе

Основная задача схемы – отслеживать уровень заряда аккумулятора и управлять подачей тока. Для этого используется операционный усилитель LM358.

• Напряжение аккумулятора поступает на вход ОУ через делитель напряжения, состоящий из резисторов.

• Входной сигнал сравнивается с опорным напряжением, которое задаётся стабилитроном.

• Если напряжение на аккумуляторе ниже порогового значения (например, 12,5 В для 12-вольтового аккумулятора), выход ОУ активируется и включает полевой транзистор IRF4905.

Таким образом, транзистор начинает пропускать ток от солнечной панели к аккумулятору, и процесс зарядки начинается.

2. Отключение заряда при достижении полного заряда

Когда аккумулятор заряжен, его напряжение повышается, и в какой-то момент оно превышает заданный порог (например, 14,4 В). В этот момент операционный усилитель изменяет своё состояние, отключая полевой транзистор, и подача тока прекращается.

Чтобы избежать «дребезг» контактов (частого включения и отключения зарядки при переходе порогового уровня), используется таймер LM555. Он создаёт небольшую задержку перед отключением заряда, обеспечивая стабильную работу схемы.

Как сделать Стабилизатор тока на LM317 с плавной регулировкой

3. Защита от разряда через солнечную панель

Ночью, когда солнечная панель не вырабатывает энергию, аккумулятор может начать разряжаться через неё. Чтобы этого не происходило, в схеме используется диод Шоттки 80SQ045.

• Этот диод пропускает ток в одном направлении – от панели к аккумулятору, но не даёт току идти в обратную сторону.

• Благодаря малому падению напряжения (около 0,3–0,5 В) он минимально снижает эффективность зарядки.

Таким образом, аккумулятор остаётся заряженным, даже если солнечная панель не работает.

4. Визуальная индикация

Для удобства в схеме предусмотрен светодиодный индикатор, показывающий процесс зарядки.

• Если зарядка идёт, светодиод горит.

• Если аккумулятор полностью заряжен и зарядка отключена, светодиод гаснет.

Это позволяет контролировать работу устройства без использования мультиметра.

Настройка и тестирование

Перед подключением устройства к реальному аккумулятору рекомендуется проверить его работу:

1. Настроить пороговое напряжение отключения с помощью подстроечного резистора R3.

2. Проверить работу схемы на макетной плате, используя лабораторный блок питания вместо солнечной панели.

3. Убедиться, что при достижении заданного напряжения зарядка действительно прекращается.

4. Проверить защиту от разряда – убедиться, что без солнечного света ток не идёт обратно от аккумулятора.

После этих тестов можно смело подключать устройство к солнечной панели и аккумулятору.

Заключение

Представленное зарядное устройство – это надёжное и простое в сборке решение для зарядки аккумуляторов от солнечных панелей. Оно эффективно управляет процессом зарядки, предотвращая перегрев и перезаряд, а также защищает аккумулятор от разряда через панель в ночное время.

Главные преимущества этой схемы:

✅ Простота сборки и доступность компонентов.

✅ Эффективность работы без сложных микроконтроллеров.

✅ Автоматическое управление зарядкой и защита аккумулятора.

✅ Подходит для питания радиолюбительской аппаратуры, портативных устройств и автономных систем.

Если вы хотите использовать солнечную энергию для питания своих проектов, такое устройство станет отличным решением!