ΕΝΕΡΓΕΙΑ

  • Εφευρέσεις : ΕΝΕΡΓΕΙΑ Φωτογραφία: © Big Face / fotolia.com Εφευρέσεις : ΕΝΕΡΓΕΙΑ Φωτογραφία: © Big Face / fotolia.com
    Eicke Weber, *1949, Φυσικός και αυθεντία στην ηλιακή ενέργεια

    «Η ΑΝΘΡΩΠΟΤΗΤΑ Ή ΘΑ ΖΗΣΕΙ ΜΕ ΑΕΙΦΟΡΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ή ΔΕΝ ΘΑ ΕΠΙΒΙΩΣΕΙ»



    Πώς μπορούμε να καταναλώνουμε ενέργεια, χωρίς να επιβαρύνουμε το περιβάλλον και το κλίμα; Πώς θα καλυφθεί η αυξανόμενη ζήτηση; Η Γερμανία επενδύει σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως ο ήλιος, ο άνεμος και η βιομάζα. Οι ερευνητές του Ινστιτούτου Fraunhofer υπό τον Eicke Weber κατέχουν ήδη αρκετά παγκόσμια ρεκόρ σχετικά με την αποτελεσματικότητα των φωτοβολταϊκών κυττάρων.

    Εφευρέσεις : ΕΝΕΡΓΕΙΑ Φωτογραφία: © Big Face / fotolia.com


© Fraunhofer

Καινοτόμο ενεργειακό μείγμα

Θα σβήσουν τα φώτα, όταν εξαντληθούν το φυσικό αέριο, το πετρέλαιο και ο άνθρακας; Οι πάροχοι ενέργειας εξακολουθούν να χρησιμοποιούν κυρίως ορυκτά καύσιμα, αλλά η παροχή ηλεκτρικού ρεύματος εξασφαλίζεται και με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Στο πειραματικό μοντέλο οι ερευνητές του Ινστιτούτου Fraunhofer σε συνεργασία με πολλές βιομηχανικές επιχειρήσεις δείχνουν πώς συμβαίνει αυτό:

Δεκάδες μικροί παραγωγοί ρεύματος, οι οποίοι χρησιμοποιούν ηλιακή ή αιολική ενέργεια και αέριο από οργανικά απόβλητα, είναι συνδεδεμένοι μέσω του διαδικτύου σε μια εικονική μονάδα παραγωγής ενέργειας συνδυασμένου κύκλου. Ένα κεντρικό σύστημα ελέγχου προστατεύει από τη μειωμένη παροχή, όταν δεν υπάρχει ήλιος και δε φυσάει αέρας. Επιπλέον, φροντίζει να αποθηκεύεται η πλεονάζουσα ενέργεια για να διοχετεύεται και πάλι στο δίκτυο, όταν υπάρχει ζήτηση.


Πολλές ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μαζί συγκροτούν μια εικονική μονάδα παραγωγής ενέργειας συνδυασμένου κύκλου

    Το φως του αύριο

    Ταπετσαρίες, πίνακες και εύκαμπτες μεμβράνες που εκπέμπουν φως, αντί για ηλεκτρικούς λαμπτήρες και σωλήνες νέον που τρεμοφέγγουν – οι δυνατότητες εφαρμογής των οργανικών διόδων εκπομπής φωτός, εν συντομία OLED, είναι σχεδόν απεριόριστες. Σήμερα για παράδειγμα εφαρμόζονται ήδη σε οθόνες κινητών τηλεφώνων και MP3-Player. Οι OLED αποτελούνται από πολύ λεπτά συνθετικά στρώματα-ημιαγωγούς, χρειάζονται λιγότερη ενέργεια και παράγονται με χαμηλότερο κόστος από ό,τι οι συμβατικές δίοδοι εκπομπής φωτός. Ακόμη και εύκαμπτες οθόνες μπορούν έτσι να γίνουν πραγματικότητα.

    Ωστόσο, συγκριτικά οι OLED εξακολουθούν να έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής. Ερευνητές στη Δρέσδη, το Πότσνταμ και το Μάιντς εργάζονται πάνω σε αυτό, ώστε οι OLED να έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, να είναι πιο ανθεκτικές και να εκπέμπουν περισσότερο φως.

    Ταινία: OLED – Φως από μικρά μόρια


    Οι δυνατότητες χρήσης των οργανικών δίοδων εκπομπής φωτός (OLED) θα είναι σύντομα απεριόσιστες
      © Fraunhofer

      Εστιάζοντας στον ήλιο

      Το καλοκαίρι του 2014 ερευνητές του Ινστιτούτου Fraunhofer για Συστήματα Ηλιακής Ενέργειας πέτυχαν ένα παγκόσμιο ρεκόρ: Ο ηλιακός συλλέκτης που κατασκεύασαν πέτυχε απόδοση 36,7%!

      Ο λεγόμενος συμπυκνωτής-συλλέκτης αποτελείται από φακούς, οι οποίοι εστιάζουν το ηλιακό φως σε δέσμη, και από τα πολύ αποδοτικά ηλιακά κύτταρα κάτω από τους φακούς. Τα τετραπλά αυτά ηλιακά κύτταρα αποτελούνται από πολλές στοιβάδες ημιαγωγών, που απορροφούν διαφορετικά μήκη κύματος του ηλιακού φωτός. Χρησιμοποιούν επομένως ένα ευρύτερο φάσμα του ηλιακού φωτός από ό,τι τα κλασικά ηλιακά κύτταρα πυριτίου.


      Οι συλλέκτες-συμπυκνωτές αξιοποιούν ιδιαίτερα αποτελεσματικά το ηλιακό φως

      Παραγωγή των τετραπλών ηλιακών κυττάρων για τους συλλέκτες-συμπυκνωτές
        © picture alliance / Keystone

        Η δυναμοηλεκτρική αρχή

        Ενέργεια για όλους; Πριν από 150 χρόνια κανείς δε φανταζόταν κάτι τέτοιο. Ο λόγος: για να μεταφέρουμε ενέργεια σε μεγαλύτερες αποστάσεις, πρέπει πρώτα να την μετατρέψουμε σε ηλεκτρική ενέργεια και για αυτό χρειάζεται γεννήτρια. Διάφοροι ερευνητές πειραματίζονταν εκείνη την εποχή με συσκευές, οι οποίες με την περιστροφή ενός ηλεκτρικού αγωγού σε ένα μαγνητικό πεδίο μετέτρεπαν την κινητική ενέργεια σε ηλεκτρική.

        Το επίτευγμα ωστόσο πραγματοποιήθηκε μόλις το 1866 από τον μηχανικό Werner von Siemens. Η δυναμοηλεκτρική μηχανή που εφηύρε λειτουργεί σύμφωνα με την αρχή της «αυτοδιέγερσης». Δεν απαιτεί κάποιον εναρκτήριο εξωτερικό εφοδιασμό με ρεύμα, αλλά χρησιμοποιεί τον μαγνητισμό που παραμένει στον ηλεκτρομαγνήτη. Αυτός επαρκεί για την επαγωγή μιας αρχικά αδύναμης τάσης. Έτσι παράγεται ρεύμα, το οποίο ενισχύει στη συνέχεια τον μαγνητισμό. Με τον τρόπο αυτό το βάρος της μηχανής μειώνεται κατά 85% και το κόστος κατά 75%. Και έτσι τίθεται η βάση για τον εφοδιασμό ολόκληρων περιοχών με ρεύμα. Αυτή είναι μία μόνο από τις πολλές καινοτόμες ιδέες, που έθεσαν τον λίθο για την παγκόσμια επιτυχία του ομίλου Siemens.


        Παντού, όπου η μηχανική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική, χρησιμοποιούνται γεννήτριες – ακόμη και σε σύγχρονα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

        Στη δεκαετία του ‘20 ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής στη λίμνη Walchensee προμήθευε όλη τη Βαυαρία με ηλεκτρικό ρεύμα. Ο σταθμός λειτουργεί μέχρι σήμερα
          © Kara / fotolia.com

          Βέλτιστη αξιοποίηση της αιολικής ενέργειας

          Πόση ενέργεια μπορεί να παράγει μια ανεμογεννήτρια; Ήδη από το 1919 ο ερευνητής της αεροδυναμικής Albert Betz είχε υπολογίσει ότι δεν είναι δυνατόν να μετατρέψουμε πάνω από το 59% της αιολικής ενέργειας σε αξιοποιήσιμη ενέργεια. Για να προσεγγίσει στο μέγιστο βαθμό αυτό το ποσοστό ο επιστήμονας από το Göttingen πειραματίστηκε με διαφορετικά προφίλ πτερυγίων σε αεροδυναμική σήραγγα. Και από τη δεκαετία του ’30 δημιούργησε μαζί με τον Kurt Bilau τα βέλτιστα πτερύγια για ανεμογεννήτριες.


          Κοντά σε κατοικημένες περιοχές σημασία δεν έχει μόνο η υψηλή απόδοση, οι ανεμογεννήτριες πρέπει να είναι και αθόρυβες

          Στις σύγχρονες ανεμογεννήτριες βελτιστοποιημένα προφίλ πτερυγίων εξασφαλίζουν υψηλή απόδοση