Материальные проблемы в области возобновляемой энергии

Новое исследование утверждает, что в гонке против изменения климата индустрия возобновляемых источников энергии должна охватывать круговую экономику. Невыполнение этого требования приведет к нехватке редких материалов, используемых для создания солнечных батарей и ветряных турбин, а также электромобилей и бытовой электроники. Здесь, Мэтью Стоун, директор по коммерциализации производителя солнечных батарей на основе органических полимеров NextGen Nano, объясняет, как энергетические компании могут преодолеть это препятствие.

К 2050 году Европейский союз (ЕС) намерен сократить свои выбросы парниковых газов на 80–95 процентов по сравнению с уровнями, зафиксированными в 1990 году. Для достижения целей, изложенных в Парижском соглашении, ЕС обязался потратить на не менее 20 процентов его бюджета на сумму до 180 млрд. евро на технологии и исследования для борьбы с изменением климата.

Нидерланды – это одна страна, которая добилась больших успехов в освоении возобновляемых источников энергии в больших масштабах. Это была первая страна в 2017 году, заявившая, что она хочет отказаться от использования природного газа путем закрытия всех угольных электростанций к 2030 году, а также планирует построить несколько морских ветряных электростанций.

Хотя эти шаги демонстрируют позитивный переход Нидерландов к системам возобновляемой энергии, в докладе говорится, что в глобальном масштабе этот маршрут может быть неустойчивым. На самом деле, в отчете утверждается, что «если остальной мир будет развивать мощность возобновляемой электроэнергии сравнимыми с Нидерландами темпами, возникнет значительный дефицит [of materials]».

Многие из редких металлов, которые используются для производства существующих возобновляемых технологий, добываются всего лишь несколькими странами. Европа почти полностью зависит от зарубежных поставок критически важных металлов, и, поскольку производство возобновляемой энергии расширяется для удовлетворения спроса, правительства могут столкнуться с несколькими барьерами.

Итак, учитывая, что глобальных поставок редких материалов, таких как те, которые используются в солнечных панелях и ветряных турбинах, недостаточно для полного перехода на систему возобновляемой энергии, ученые и инженеры должны найти жизнеспособные замены для редких материалов. В качестве альтернативы мировые лидеры должны использовать восстановительный подход к проектированию, обслуживанию и утилизации возобновляемых технологий. Это также называется круговой экономикой.

Недавние научные открытия в области органических полупроводников привели к созданию полимерных солнечных элементов, которые не только более эффективны, но и могут также использоваться для изготовления гибких, пластинчатых тонких и полупрозрачных солнечных панелей, которые могут быть разработаны для виртуальной установки любое приложение.

PolyGower от NextGen Nano смешивает экологически чистые полимеры с солнечными батареями из органических полимеров (PSC), чтобы обеспечить легкий, гибкий и потенциально недорогой подход к сбору солнечной энергии. Примечательно, что технология достигает этих характеристик, оставаясь при этом надежной, что позволяет уменьшить проблемы, связанные с традиционными фотоэлектрическими (PV) хрупкими панелями.

Эти ячейки также решают другую проблему; они безопасны для земли в отличие от кремниевых элементов. Производство и утилизация существующих кремниевых солнечных панелей производит опасные материалы, такие как соединения кадмия, тетрахлорид кремния, гексафторэтан и свинец. Переход к полимерам облегчает переработку панелей в конце жизненного цикла панелей и, как следствие, снижает экологические проблемы, связанные с ними.

Обязательство сократить выбросы углерода и использование ископаемого топлива является смелым решением для любой экономики, но нашим мировым лидерам необходимо проводить изменения и внедрять принципы и методы проектирования, облегчающие управление современными материалами. Отсутствие долгосрочного планирования с конкретными планами реализации целевых показателей использования возобновляемых источников энергии создает неопределенность и подрывает доверие к правительству.

Крайне важно, чтобы мы нашли альтернативные или заменяющие материалы, чтобы удовлетворить растущий спрос на возобновляемые технологии во всем мире. Для солнечных батарей переход к полимерам будет иметь большое значение в смягчении этой проблемы.

Источник: http://nextgen-nano.co.uk/

Source link