ЭНЕРГЕТИКА

ИЗОБРЕТЕНИЯ: ЭНЕРГЕТИКА

  • Изобретения: Энергетика // Фото: © Big Face / fotolia.com Изобретения: Энергетика // Фото: © Big Face / fotolia.com
    Айке Вебер, *1949 г., физик, эксперт в области солнечной энергии

    «Человечество будет жить, используя устойчивую энергию, или прекратит свое существование».



    Как мы можем использовать энергию без вреда для окружающей среды и климата? Как покрывать все время растущую в ней потребность? Германия делает ставку на возобновляемые источники энергии, такие как солнце, ветер и биомасса. Исследователи из института Фраунгофера под началом Айке Вебера держат сразу нескольких мировых рекордов по эффективности солнечных элементов.

    Изобретения: Энергетика // Фото: © Big Face / fotolia.com


© Fraunhofer

ИННОВАЦИОННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС

Погаснет ли свет, когда запас газа, нефти и угля иссякнет? Мировые поставщики электроэнергии до сих пор используют, в первую очередь, полезные ископаемые. Но электроснабжение можно обеспечивать также из возобновляемых источников энергии. В рамках экспериментального моделирования исследователи из Института Фраунгофера совместно с несколькими промышленными предприятиями показывают, как это происходит:

десятки небольших электрогенераторов, работающих на энергии солнца и ветра, а также биохимическом газе, через интернет объединены в единую виртуальную комбинированную электростанцию. Централизованная система управления защищает от перебоев в снабжении при отсутствии солнечного света или ветра. Кроме того, она обеспечивает накопление избыточной энергии и её повторную подачу в сеть по мере необходимости.


Множество возобновляемых источников энергии образуют вместе виртуальную комбинированную электростанцию

    СВЕТ ЗАВТРАШНЕГО ДНЯ

    Светящиеся обои, изображения и эластичные плёнки вместо электрических ламп или мерцающих неоновых трубок — возможности использования органических светодиодов, сокращенно OLED, почти безграничны. Уже сегодня они используются, например, в дисплеях мобильных телефонов и МР3-плееров. OLED состоят из очень тонких полупроводниковых полимерных слоёв, они требуют меньше энергии и меньших производственных затрат, чем обычные светодиоды. Их можно использовать даже для производства гибких мониторов.

    Однако, у OLED сравнительно небольшой срок службы. Исследователи в Дрездене, Потсдаме и Майнце работают над тем, чтобы сделать OLED более долговечными, прочными и яркими.

    Фильм «OLED – свет из крохотных молекул»


    Возможности применения органических светодиоидов практически безграничны
      © Fraunhofer

      СОЛНЦЕ В ФОКУСЕ

      Летом 2014 года исследователи из Института Фраунгофера поставили мировой рекорд для солнечных энергосистем: их солнечный модуль достигает коэффициента полезного действия 36,7%!

      Этот так называемый модуль-концентратор состоит из линз, фокусирующих солнечный свет, а также расположенных под ними наиболее эффективных солнечных элементов. Эти счетверенные солнечные элементы сформированы из нескольких полупроводниковых слоёв, абсорбирующих солнечные лучи различной длины. То есть, они используют более широкий спектр солнечного света, чем классические солнечные батареи из кремния.


      Модули-концентраторы используют солнечный свет особенно эффективно

      Производство счетверенных солнечных элементов для модулей-концентраторов
        © picture alliance / Keystone

        ДИНАМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП

        Энергия для всех? 150 лет назад это было ещё немыслимо. Ведь для передачи энергии на большие расстояния её нужно преобразовать в электрический ток, а для этого нужен генератор. Многие исследователи проводят в то время эксперименты с аппаратами, которые посредством вращения электропроводника в магнитном поле преобразуют кинетическую энергию в электрическую.

        Лишь в 1866 году инженеру Вернеру из фирмы Siemens удается сделать прорыв. Его динамоэлектрическая машина функционирует по принципу «самовозбуждения»: ей не требуется первичная подача тока извне, поскольку она использует остаточный магнетизм электромагнитов. Их достаточно для индуцирования сначала слабого напряжения. В результате этого создается течение тока, которое продолжит усиление магнетизма. Это позволяет снизить вес машины на 85%, а ее стоимость на 75%. Основа для повсеместного обеспечения электроэнергией создана. Это лишь одна из множества инновационных идей, заложивших камень в основание мирового успеха концерна Siemens.


        Везде, где механическая энергия преобразуется в электроэнергию, используются генераторы — в том числе и на современных электростанциях

        Электростанция, расположенная у озера Вальхензее, в 1920-е годы обеспечивала электроэнергией всю Баварию. Она функционирует до сих пор
          © Kara / fotolia.com

          ОПТИМАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВЕТРА

          Какое количество энергии может вырабатывать ветросиловая установка? Уже в 1919 году исследователь потоков Альберт Бетц рассчитывает, что невозможно преобразовать в полезную энергию более 59% энергии ветра. Чтобы как можно ближе приблизиться к этому показателю ученый из Гёттингена исследует различные профили лопастей в аэродинамической трубе. Уже в 1930-е годы вместе с Куртом Билау он разрабатывает оптимальные лопасти для ветряных двигателей.


          Вблизи домов важен не только высокий коэффициент полезного действия — установки должны быть бесшумными

          В современных ветросиловых установках усовершенствованные профили лопастей обеспечивают высокий коэффициент полезного действия