ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ

Ένα πρωτοποριακό, αυτόνομο ηλιακό πάρκο στην Κρήτη

Οι περοβσκίτες, ορυκτά υλικά που αποτελούνται από τιτανικό ασβέστιο, έχουν αποδειχθεί πολύτιμοι για την κατασκευή ηλιακών κυττάρων υψηλής απόδοσης. Ενώ ομάδες επιστημόνων και μηχανικών σε όλο τον κόσμο αναπτύσσουν και δοκιμάζουν ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη σε εργαστηριακά περιβάλλοντα, οι μεγάλης κλίμακας υπαίθριες αξιολογήσεις αυτών των κυττάρων εξακολουθούν να λείπουν.

Αυτό, όμως, άλλαξε όπως αναφέρει σε εκτενές ρεπορτάζ του το Tech Xplore.

Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Ρώμης Tor Vergata, του Ελληνικού Μεσογειακού Πανεπιστημίου Κρήτης, της BeDimensional S.p.A., του Great Cell, του Ιταλικού Ινστιτούτου Τεχνολογίας (IIT) και του Πανεπιστημίου της Σιένα κατασκεύασαν πρόσφατα ηλιακούς συλλέκτες περοβσκίτη μεγάλης έκτασης χρησιμοποιώντας δισδιάστατα (2D) υλικά.

Στη συνέχεια, ενσωμάτωσαν με επιτυχία 9 από αυτούς τους ηλιακούς συλλέκτες σε ένα αυτόνομο ηλιακό πάρκο, που βρίσκεται στην Κρήτη. Τα ευρήματα αυτής της ομάδας, που παρουσιάζονται σε μια εργασία που δημοσιεύθηκε στο Nature Energy, θα μπορούσαν να διευκολύνουν τη μελλοντική μεγάλης κλίμακας εφαρμογή των ηλιακών κυττάρων περοβσκίτη.

«Η πρόσφατη εργασία μας υπογραμμίζει τις κοινές ερευνητικές μας προσπάθειες τα τελευταία 5 χρόνια στην αναβάθμιση των PVs perovskite, ξεκινώντας από εργαστηριακά κύτταρα σε μονάδες, πάνελ και τελικά σε υποδομή ηλιακών εκμεταλλεύσεων», δήλωσε ο Francesco Bonaccorso, ένας από τους ερευνητές που πραγματοποίησαν τη μελέτη, στο Tech Xplore.

«Το έργο αυτό αναπτύχθηκε ειδικά στο πλαίσιο της πρωτοβουλίας European Graphene Flagship, η οποία καθιέρωσε μια στενή συνεργασία μεταξύ του Πανεπιστημίου Tor Vergata, της BeDimensional S.p.A., του GreatCell και του Ελληνικού Μεσογειακού Πανεπιστημίου, έχοντας τόσο συμπληρωματικές όσο και ευρέως διαφορετικές δεξιότητες».
Η πρόσφατη εργασία από αυτά τα διαφορετικά πανεπιστήμια και οργανισμούς επιλέχθηκε ως το κορυφαίο έργο της πρωτοβουλίας Graphene Flagship. Πρόκειται για μια πρωτοβουλία που επικεντρώνεται στην εκβιομηχάνιση και την ανάπτυξη τεχνολογιών συγκομιδής ηλιακής ενέργειας.

Τα πολύτιμα υλικά

Το ηλιακό πάνελ της ομάδας αποτελείται από διάφορα στρώματα: γυαλί με οξείδιο του φθορίου κασσιτέρου (FTO), συμπαγές TiO2 με γραφένιο, μεσοπορώδες TiO2 με γραφένιο, περοβσκίτη, fMoS2, πολυ(τριαρυλαμίνη) (PTAA) και χρυσό. Στην κλιμάκωση και τη βιώσιμη μαζική παραγωγή αυτής της τεχνολογίας, ο χρυσός μπορεί να αντικατασταθεί με ένα εναλλακτικό υλικό, όπως το γραφένιο, άλλα υλικά άνθρακα ή φθηνά μέταλλα.

Πριν αρχίσουν να εργάζονται στο αυτόνομο ηλιακό τους αγρόκτημα, οι ερευνητές κατασκεύασαν 9 ηλιακούς συλλέκτες με βάση το 2D υλικό GRAphene-PErovskite (GRAPE). Κάθε ένα από αυτά τα πάνελ είχε εμβαδόν 0,5 τ.μ. και αποτελούνταν από 40 μονάδες περοβσκίτη ανά πάνελ, οι οποίες συνδέονταν μεταξύ τους.

Στη συνέχεια, η ομάδα χρησιμοποίησε αυτούς τους 9 ηλιακούς συλλέκτες για να δημιουργήσει το πρώτο αυτόνομο ηλιακό πάρκο στον κόσμο. Το φωτοβολταϊκό πάρκο, που βρίσκεται στην Πανεπιστημιούπολη του Ελληνικού Μεσογειακού Πανεπιστημίου Κρήτης, έχει συνολική επιφάνεια 4,5 τ.μ.

«Κατασκευάσαμε επίσης τις απαιτούμενες υποστηρικτικές υποδομές, συστήματα συλλογής δεδομένων και έναν μετεωρολογικό σταθμό», δήλωσε ο Εμμανουήλ Κυμάκης, ερευνητής που συμμετείχε στη μελέτη. «Αυτό μας επέτρεψε να παρακολουθούμε συνεχώς το ηλιακό αγρόκτημα, συσχετίζοντας τις περιβαλλοντικές συνθήκες με την εξωτερική απόδοση του συστήματος. Όντας η πρώτη επίδειξη της τεχνολογίας σε τέτοια κλίμακα, αυτή καθαυτή αντιπροσωπεύει ένα μοναδικό σχέδιο».

Το έργο των ομάδων αποδεικνύει ότι οι ηλιακοί συλλέκτες περοβσκίτη μπορούν να εφαρμοστούν με επιτυχία και αποτελεσματικότητα σε μεγάλη κλίμακα. Η ομάδα συνέλεξε επίσης μετρήσεις και δεδομένα που θα μπορούσαν να αποδειχθούν εξαιρετικά πολύτιμα για την κατανόηση των πλεονεκτημάτων και των περιορισμών των εφαρμογών ηλιακών κυττάρων περοβσκίτη στον πραγματικό κόσμο.

Το στοίχημα της εμπορικής κλίμακας

“Τα αποτελέσματά μας αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό βήμα προς την εμπορευματοποίηση αυτής της τεχνολογίας”, δήλωσε ο Bonaccorso. «Χάρη στην εκμετάλλευση των 2D υλικών, η τεχνολογία μας επέδειξε μια υπερσύγχρονη σταθερότητα. Τα δεδομένα που συλλέξαμε στο ηλιακό αγρόκτημα θα μας επιτρέψουν να αξιολογήσουμε την παραγωγή ενέργειας και τη σταθερότητα της τεχνολογίας περοβσκίτη σε πραγματικές συνθήκες».

Στο μέλλον, τα δεδομένα που συλλέγονται από αυτή την ομάδα ερευνητών θα μπορούσαν να καθοδηγήσουν τις διαδικασίες κατασκευής ηλιακών κυττάρων περοβσκίτη και να βοηθήσουν στην επίτευξη των στόχων για την εμπορευματοποίηση αυτής της πολλά υποσχόμενης ηλιακής τεχνολογίας.

Οι αναλύσεις αξιολόγησης του κύκλου ζωής που διεξήγαγε η ομάδα επιβεβαίωσαν επίσης ότι τα ηλιακά πάρκα θα μπορούσαν να διαδραματίσουν πολύ σημαντικό ρόλο στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής. Συγκεκριμένα, η ομάδα διαπίστωσε ότι το περιβαλλοντικό προφίλ του ηλιακού τους πάρκου ήταν συγκρίσιμο με αυτό που περιγράφεται τόσο στις ρεαλιστικές όσο και στις αισιόδοξες εκτιμήσεις ενέργειας για το 2050, οι οποίες εξετάζουν ένα μείγμα βιώσιμων και παραδοσιακών πηγών ηλεκτρικής ενέργειας.

ΠΗΓΗ NEWMONEY

Related Posts