چگونه انرژی‌های تجدیدپذیر ناجی زمین خواهند شد؟

آینده انرژی سبز با روندهای کلیدی مانند دیجیتالی شدن که عملیات ساده و یکپارچه‌سازی انرژی کارآمد را تسهیل می‌کنند و برای رفع چالش‌های متناوب در تولید انرژی تجدیدپذیر طراحی می‌شود.

به گزارش ایسنا، در حالی که انرژی خورشیدی، بادی و برق آبی همچنان به پیشرانی در این بخش ادامه می‌دهند، میدان‌های نوظهور مانند هیدروژن سبز نتایج سال‌ها تحقیقات در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر را نمایان می‌کنند.

علاوه بر این، اشکال انرژی آب استفاده نشده مانند جریان جزر و مد، موج و اقیانوس، راه‌های جدیدی را در بخش انرژی‌های تجدیدپذیر باز می‌کنند و نویدبخش راه‌حل‌های بی‌سابقه در حوزه انرژی سبز برای فردا هستند.

فتوولتائیک پیشرفته

شرکت‌های خورشیدی در حال ادغام سیستم‌های فتوولتائیک (PV) با هر جنبه‌ای از محیط اطراف خود هستند و در عین حال نیاز به استفاده زمین اضافی را به حداقل می‌رسانند. در نتیجه، سیستم‌های فتوولتائیک یکپارچه، فتوولتائیک و اگری ولتائیک (کاربرد دوگانه‌ زمین برای کشاورزی و همزمان، تولید برق با استفاده از پنل‌های خورشیدی) تغییر منطقی در این روند محسوب می‌شوند. علاوه بر این، استارت آپ‌ها در حال توسعه سلول‌های لایه نازک هستند تا پنل‌های خورشیدی را انعطاف‌پذیر، مقرون به صرفه، سبک وزن و سازگار با محیط زیست کنند.

برای بهبود عملکرد سیستم‌های فتوولتائیک، شرکت‌های نوظهور در حال ابداع فناوری‌هایی برای متمرکز کردن انرژی خورشیدی با استفاده از آینه‌ها و عدسی‌ها هستند. نوآوری در مواد سیستم‌های فتوولتائیک، مانند استفاده از پروسکایت، تبدیل انرژی را چندین برابر افزایش می‌دهد.

این نوآوری‌ها بیشتر با طرح‌های فتوولتائیک همراه هستند که حداکثر کارایی و بهره‌وری بالا را ممکن می‌سازند. آنها با هم، پایداری را از طریق بازیافت، حداقل استفاده از منابع و استفاده از مواد جایگزین ترویج می‌دهند.

استارت آپ هلندی، لوسوکو، فناوری متمرکزکننده خورشیدی درخشان را توسعه داد. این دستگاه از مواد با ضریب شکست بالا مانند شیشه‌ها و پلیمرها به همراه جوهر فلورسنت برای متمرکز کردن نور به لبه‌هایی که سلول‌های خورشیدی لایه نازک در آن قرار دارند استفاده می‌کند.

علاوه بر این، پوشش فلورسنت نیز در طول شب نور ساطع می‌کند و علائم خودپایدار را ممکن می‌سازد. این روش با حفظ زیبایی‌شناسی، انرژی را جمع‌آوری می‌کند و شیشه‌های درخشان برای استفاده در خودرو، تابلوها و طراحی داخلی مناسب هستند.

استارت آپ نروژی کریستالز، شمش‌های سیلیکونی تک کریستالی کم کربن را برای دستگاه های فتوولتائیک با کارایی بالا تولید می‌کند. برای تولید این شمش‌ها، استارتاپ سیلیکون با خلوص بالا را با استفاده از فرآیند چکرالسکی ذوب می‌کند همچنین شمش‌هایی با گالیوم تولید می‌کند که طول عمر سلول‌های خورشیدی را افزایش و تعداد مراحل تثبیت را در مقایسه با سیلیکون تک کریستالی کاهش می‌دهد.

از این طریق، نروژی کریستالز ردپای کربن اجزای پنل خورشیدی را در سطوح بسیار پایین کنترل می‌کند و مصرف‌کنندگان و کسب‌وکارهایی که پایداری کلی تولید انرژی خورشیدی را در نظر دارند، توانمند می‌سازد.

هوش مصنوعی و داده‌های بزرگ

شبکه انرژی یکی از پیچیده‌ترین زیرساخت‌هاست و نیاز به تصمیم‌گیری سریع در زمان واقعی دارد که داده‌های بزرگ و الگوریتم‌های هوش مصنوعی این امکان را برای شرکت‌ها فراهم می‌کنند. فراتر از تجزیه و تحلیل و مدیریت شبکه، کاربردهای هوش مصنوعی در بخش انرژی‌های تجدیدپذیر شامل پیش‌بینی مصرف انرژی و پیش‌بینی‌کننده نگهداری منابع انرژی تجدیدپذیر است.

همچنین برنامه‌های اینترنت انرژی (IoE) را قادر می‌سازد که سطوح ظرفیت شبکه را پیش‌بینی کنند و معاملات و قیمت‌گذاری مستقل مبتنی بر زمان را انجام دهند.

با نوآوری‌ها در محاسبات ابری، نیروگاه‌های مجازی (VPP) تولید برق از خدمات شهری را تکمیل می‌کنند. علاوه بر این، استارت آپ‌ها از تجزیه و تحلیل داده‌ها و یادگیری ماشینی برای طراحی مدل انرژی‌های تجدیدپذیر و تجزیه و تحلیل عملکرد استفاده می‌کنند.

استارت‌ آپ آلمانی برنامه‌ بهینه‌سازی را توسعه داده است، راه‌حل نرم‌افزاری  که تجزیه و تحلیل پارامترهای انرژی را با استفاده از یادگیری ماشین ارائه همچنین میزان مصرف انرژی و انتشار دی اکسید کربن را محاسبه می‌کند و دارای ممیزی انرژی‌های تجدیدپذیر و پیش‌بینی آب و هواست.

این مورد به مصرف‌کنندگان فردی و عمومی اجازه می‌دهد تا الگوهای مصرف بلادرنگ را مشاهده کنند. علاوه بر این، تولیدکنندگان برق را قادر می‌سازد تا فناوری‌های مختلف را هیبرید کرده و اندازه بار را بهینه کنند.

 همچنین استارت آپ آلمانی رزونانس (Resonanz) تجارت هوشمند انرژی خودکار را امکان‌پذیر کرده است. ابزارهای نرم‌افزاری استارت‌آپ، rFlow و rMind، داده‌ها را در زمان واقعی یکپارچه و مدیریت می‌کنند تا تصمیمات الگوریتمی مستقلی ایجاد کنند.

علاوه بر این، رابط rDash پیش‌بینی‌های تولید، شاخص‌های قیمت بازار و داده‌های حسابداری را به تصویر می‌کشد که به تصمیم‌گیری کمک می‌کند. محصولات این استارتاپ برای فعالان بازار این امکان را فراهم کرده است که همزمان سهم خود را از انرژی پایدار و بازده را افزایش دهند.

سیستم‌های ذخیره انرژی توزیع شده

سیستم‌های ذخیره انرژی توزیع شده (DESS)، تولید و ذخیره انرژی تجدیدپذیر را محلی و بر بی‌نظمی در تولید غلبه می‌کند. بر اساس نیازهای اقتصادی و سایر الزامات، استارت آپ‌ها طیف وسیعی از راه‌حل‌های باتری و فاقد باتری را ارائه می‌دهند.

به عنوان مثال، باتری‌های جریان، از انرژی کم و ثابت استفاده می‌کنند، در حالی که باتری‌های حالت جامد، سبک وزن هستند و چگالی انرژی بالایی ارائه می‌دهند. برای کاربردهایی که نیاز به انرژی زیاد دارند، در مدت زمان کوتاهی از خازن‌ها و ابرخازن‌ها نیز استفاده می‌شود.

با توجه به نگرانی‌های مربوط به تخلیه، ایمنی و آلودگی محیط‌زیست، استارت‌آپ‌ها در حال ابداع جایگزین‌های ذخیره‌سازی بدون باتری مانند فناوری‌های پمپ آب و هوای فشرده هستند. از سوی دیگر، انرژی مازاد از طریق فناوری (P۲X) به اشکال دیگر انرژی مانند گرما یا متان برای ذخیره‌سازی و تبدیل مجدد تغییر می‌کنند.

استارتاپ سوئیسی، گرین وای انرژی، فناوری ذخیره‌سازی انرژی هوای فشرده را توسعه می‌دهد. این محصول با افزایش چگالی انرژی در حالی که استخراج گرما و سرما را دو برابر می‌کند، حجم ذخیره‌سازی مورد نیاز را کاهش می‌دهد، همچنین انرژی گرمایی و سرمایش را برای مصارف خانگی فراهم می‌کند.

این فرآیند همچنین پایدار است زیرا آب و هوا تنها سیالات فعال هستند. علاوه بر این، این هوای فشرده در مخازن فشار تجاری بادوام و ارزان ذخیره می‌شود و به مدیران ساختمان و صاحبان خانه اجازه می‌دهد تا سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر را یکپارچه کنند.

استارت آپ استرالیایی، مگا ترمال (MGA Thermal) ذخیره انرژی حرارتی را امکان‌پذیر کرده است. محصول این استارت آپ، دارای فاز ذوب و تماس فاز جامد است. در کاربرد گرما، جزء فاز ذوب انرژی را ذخیره در حالی که جزء فاز جامد به سرعت گرما را توزیع می‌کند.

ساختار بلوک مدولار حاصل ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی بالایی را در دمای ثابت نشان می‌دهد. علاوه بر این، مواد و واحدهای نگهدارنده مورد استفاده قابل بازیافت، ایمن، مقرون به صرفه و آسان برای استفاده هستند. پتانسیل ذخیره‌سازی در مقیاس بزرگ این راه‌حل، شرکت‌های انرژی تجدیدپذیر را قادر می‌سازد تا برق مستمر را حتی در ساعات اوج مصرف تامین کنند.

برق آبی

انرژی آبی انرژی حاصل از حرکت آب است. بر خلاف خورشید و باد، انرژی آبی قابل پیش‌بینی و در نتیجه قابل اعتمادتر است. علاوه بر این، سدهای برق آبی همچنین انرژی مبتنی بر اقیانوس که از جزر و مد، جریان‌ها و امواج به کار گرفته می‌شود، چگالی انرژی بالایی را ارائه و در عین حال وابستگی به منابع معمولی را کاهش می‌دهد.

نوآوری‌ها در این منابع تجدیدپذیر بر مبدل‌های انرژی و بهبود اجزای سازنده برای برداشت بیشتر انرژی متمرکز است. در داخل نیروگاه‌های آبی، سدهای برق آبی در مقیاس کوچک و دریچه‌های جزر و مدی، تولید انرژی غیرمتمرکز را امکان‌پذیر می‌کنند.

تبدیل انرژی حرارتی اقیانوس (OETC)، انرژی را از طریق گرادیان حرارتی ایجاد شده بین سطح و عمق آب مهار می‌کند. برخی استارت‌آپ‌ها نیز شوری ایجاد شده به دلیل اختلاف فشار اسمزی بین آب دریا و رودخانه را به انرژی قابل استفاده تبدیل می‌کنند.

استارت آپ ایرلندی مبدل‌های انرژی موج مدولار را توسعه داده است. این مبدل‌ها شناورهایی روی سطح هستند که با ژنراتورهای خطی که در بستر دریا قرار دارند، متصل می‌شوند. امواج متحرک انرژی را برای شناورها فراهم و در نتیجه نیروی الکتریکی تولید می‌کند.

علاوه بر این، مبدل‌ها می‌توانند در برابر دریاهای خشن مقاومت کنند و امکان گسترش پارک موج انعطاف‌پذیر با راندمان بالا را فراهم می‌کنند. بنابراین، راه‌حل‌های این استارت آپ به شرکت‌های فراساحلی انرژی و جوامع محلی ساحلی اجازه می‌دهد تا انرژی موجی را به‌عنوان جایگزین یا ترکیبی برای باد تولید کنند.

شرکت نوپا ایرانی GED میکروتوربین‌هایی را برای تولید پراکنده برق آبی از جریان‌های آبی مانند کانال‌ها و رودخانه‌ها ارائه کرده است. توربین استوانه‌ای شکل شناور استارت آپ (FDT) از چرخ آب تشکیل شده است. چرخش توربین جریان برق تولید می‌کند و راه‌حل کم هزینه و کارآمد است و  برق‌رسانی در مکان‌های دورافتاده و توسعه نیافته تضمین می‌کند.

بیشتر بخوانید:

30 درصد ویزاهای استارتاپی کل جهان را ایرانی ها گرفته اند

تماشاخانه

تبحر شگفت انگیز روباه قرمز در طبیعتی سخت / جدال بر سر یک ماهی (فیلم)

بحران آب در شمال شرقی سوریه: اتهامات سنگین علیه ترکیه / بی‌برقی و بی‌آبی برای یک میلیون سوری (فیلم)

فیلم های دیگر