Енергетики

ВИНАХОДИ: ЕНЕРГЕТИКА

  • Винаходи: Енергетика // Фото: © Big Face / fotolia.com Винаходи: Енергетика // Фото: © Big Face / fotolia.com
    Айке Вебер, *1949, Фізик, експерт в галузі сонячної енергетики

    «Людство або буде жити в умовах сталої егергетики, або зникне взагалі.»



    Чи в стані ми споживати енергію, не завдаючи при цьому шкоди довкіллю й клімату? Як задовольнити зростаючий попит? Німеччина робить ставку на такі відновлювальні джерела енергії як сонце, вітер чи біомаса. Вчені інституту ім. Фраунгофера на чолі з Айке Вебером утримують кілька світових рекордів з ефективності сонячних комірок.

    Винаходи: Енергетика // Фото: © Big Face / fotolia.com


© Fraunhofer

ІННОВАТИВНИЙ ЕНЕРГЕТИЧНИЙ МІКС

Чи погасне світло, якщо вичерпаються запаси газу, нафти або вугілля? Енергопостачальні підприємства у всьому світі поки що все ще переважно використовують горючі корисні копалини. Однак постачання електроенергії можна забезпечити й шляхом використання відновлювальних джерел енергії. В рамках експериментального дослідження вчені інституту товариства ім. Фраунгофера спільно з багатьма промисловими підприємствами продемонстрували, як це можна зробити: через інтернет десятки невеликих виробників, що використовують енергію сонця, вітру й біогаз, поєднуються між собою у віртуальну комбіновану електростанцію. Централізоване управління дає можливість уникнути перебоїв у постачанні, якщо, наприклад, відсутнє сонячне світло або немає вітру. Крім того, воно забезпечує формування запасів із надлишків енергії, котрі в разі необхідності можуть знову подаватися в електромережу.


Багато регенеративних джерел енергії утворюють віртуальну комбіновану електростанцію

    СВІТЛО ЗАВТРАШНЬОГО ДНЯ

    Шпалери, що випромінюють світло, картини й гнучка плівка замість електричних лампочок чи мерехтливих неонових трубок – можливості використання органічних світлових діодів, скорочена назва - OLED, практично необмежені. Вже нині вони, наприклад, використовуються на дисплеях мобільних телефонів чи цифрових програвачів MP3. Органічні світлодіоди складаються із надтонких напівпровідникових і полімерних шарів, вони споживають менше енергії, а їхнє виробництво обходиться дешевше, аніж виготовлення звичайних світлодіодів. Їхнє використання дає можливість навіть реалізувати ідею гнучких моніторів.

    Поки що OLED мають порівняно невеликий час експлуатації. Вчені у Дрездені, Потсдамі і Майнці працюють над тим, щоб зробити органічні світлодіоди більш довговічними, міцними й надійними у використанні та ще й яскравішими

    До відео: OLED – світло із малих молекул


    Можливості застосування органічних світлодіодів (OLED) практично необмежені
      © Fraunhofer

      ЗОСЕРЕДИТИ СВІТЛО СОНЦЯ В ОДНІЙ ТОЧЦІ

      Влітку 2014 року вчені інституту товариства ім. Фраунгофера встановили рекорд з ефективності системи генерування сонячної енергії. Їхній сонячний модуль сягнув коефіцієнту корисної дії у 36,7 відсотка!

      Цей так званий концентрувальний модуль складається із лінз, які фокусують сонячне світло, а також розташованих під ними сонячних комірок високої потужності. За структурою ці вчетверо потужніші фотоелементи складаються з багатьох шарів напівпровідників, які вбирають в себе сонячне світло з різною довжиною хвиль. Отже вони використовують більш широкий спектр сонячного світла у порівнянні з класичними кремнієвими сонячними комірками.


      Концентрувальні модулі забезпечують можливість високоефективного використання сонячного світла

      Виробництво вчетверо потужніших сонячних комірок для концентрувальних модулів
        © picture alliance / Keystone

        ДИНАМО-ЕЛЕКТРИЧНИЙ ПРИНЦИП

        Енергія для всіх? 150 років тому про це ніхто б не міг і подумати. Адже для транспортування енергії на великі віддалі її треба перетворити на струм. А для цього потрібний генератор. Багато вчених того часу проводили експерименти з такими апаратами, в яких шляхом обертання електричного провідника у магнітному полі кінетична енергія перетворюється в енергію електричну.

        Але лише у 1866 році інженеру Вернеру фон Сіменсу вдалося добитися прориву. Його динамо-електрична машина працює за принципом «самозбудження»: вона не потребує ініціальної подачі струму ззовні, а використовує залишковий магнетизм в електромагніті. Його достатньо для індукції первинно слабкої напруги. Завдяки цьому виникає струм, котрий підсилює процес магнетизму. Таким чином вдається зменшити вагу машини на 85, а ціну – на 75 відсотків. Так було закладено основу для забезпечення електроенергією потреб на загальнонаціональному рівні. Це – лише одна із новаторських ідей, котрі лягли в основу успіху концерну Сіменс на світовій арені.


        Скрізь, де відбувається перетворення механічної енергії в електричну, потрібні генератори – в тому числі й на сучасних електростанціях

        Гідроелектростанція у Вальхензее в 20-і роки забезпечувала всю Баварію електроенергією. Вона працює й досі
          © Kara / fotolia.com

          ОПТИМАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГІЇ ВІТРУ

          Скільки енергії може виробити одна вітрова турбіна? Ще у 1919 році вчений в галузі аеродинаміки Альберт Бетц підрахував, що перетворити у корисну енергію можна лише не більше 59 відсотків вітрової енергії. Щоб максимально наблизитися до цього показника, вчений з Ґьоттінґена дослідив аеродинамічні характеристики різноманітних профілів крила в аеродинамічній трубі. Вже у 30-і роки минулого століття спільно з Куртом Білау йому вдалося розробити оптимальну конструкцію лопатей для вітросилових установок.


          Поблизу житлових будинків важливий не лише високий рівень ефективності, турбіни повинні працювати з мінімальним рівнем шуму

          У сучасних вітросилових установках оптимальні за конструкцією лопаті забезпечують високий коефіцієнт корисної дії
            footer