Zöld Energia

Napelem cellákat használnának szívritmusszabályzókhoz

Létrehozva:

4 év telt el a létrehozás óta

2022-07-03

Szerző:

Hell

A Chicago-i Egyetem kutatói olyan különleges, egyrétegű napelem cellát fejlesztettek ki, amely felhasználható kevésbé invazív orvosi eszközök áramellátásához.

A Chicago-i Egyetem tudósai új módszert fedeztek fel a napelem cellák előállítására, így ezek parányi fényforrásokkal kombinálhatók szívritmusszabályzók és más orvosi eszközök áramellátásának biztosítására. Aleksander Prominski, a Nature Materials, című kiadványban megjelent tanulmány vezető szerzője a Chicago-i Egyetem laboratóriumának vegyésze, Bozhi Tian; ez a labor arra szakosodott, hogy módokat dolgozzon ki a biológiai szövetek és a mesterséges anyagok, például vezetékek összekapcsolására, az agy jeleinek modulálása és orvosi implantátumok felületének kialakítása céljából. Ebben a tanulmányban a Chicago-i Egyetem tudósai új módot fedeztek fel az egyrétegű napelem cella gyártásához, és a felső rétegekbe lyukak maratására, hogy porózussá tegyék, írta az mnnsz.hu.

A napelem cellák rendszerint két rétegből, szilícium és egy másik anyag kombinációjából készülnek, de a Chicago-i Egyetem csapata megállapította, hogy tiszta szilíciumból is képesek napelem cellát előállítani, ha az egyetlen réteget porózussá teszik. Az eredmény egy puha, szivacsos napelem cella, amelynek átmérője öt mikron alatti lehet. A lyukacsos cellának több előnye is van a hagyományos cellák gyártásának módozataival szemben, gazdaságosabbá teszi a gyártási folyamatot, ugyanakkor megőrzés a végtermék hatásosságát.

„Percek alatt el lehet készíteni ezeket, és a folyamat nem igényel magas hőmérsékletet és mérgező gázokat” – monda Prominski. „A mérést elvégezve valóban kiemelkedő fényáramot találtunk – az előző kivitelhez képest két nagyságrenddel magasabbat” – tette hozzá Jiuyun Shi, a tanulmány társszerzője. A kutatókat érdeklő egyik terület olyan eszközök létrehozása, amelyek fénnyel működtethetők. Amikor az emberi testben működnek, ezek a fotoelektrokémiai cellák néven ismert eszközök a testbe beépített apró optikai szál segítségével működtethetők. A csapat által kifejlesztett napelem cella párosítható egy optikai szállal, ami olyan vékony is lehet, mint egy emberi hajszál, ami jelentős mértékben csökkentheti az implantátum méretét.

Az orvosi eljárások között szerepel a szívritmusszabályozás is, valamint az idegek stimulálását szolgáló alkalmazások. Minden összetevő készülhet biológiailag lebomló anyagból, ami alkalmazhatóvá teheti ezeket rövid távú eljárásokhoz, például a szív ritmuszavarainak kezelésére is. Az egyedi kialakítás alkalmazható a megújuló energia területén is. Mivel a cellák folyadékban működnek legjobban, az egyetem kutatói arra számítanak, hogy mesterséges falevél vagy szolár üzemanyag alkalmazásokban lehet majd felhasználni ezeket.

A csapat a Chicago-i Orvosi Egyetem kardiológus kutatóival azon dolgozik, hogy továbbfejlesszék és végül emberek esetén is felhasználják a technológiát. Együttműködnek a Chicago-i Egyetem vállalkozásokat és innovációt segítő Polsky Központjával is (University of Chicago Polsky Center for Entrepreneurship and Innovation) a felfedezés üzleti útra terelése kapcsán.

Kapcsolódó tartalom:életmód napelem napelem cella napenergia

Zöld Energia

Az energiatárolás új játékszabályai és a megtérülési modellek kockázatai

Az exportbüntető piacokon a tároló gazdasági szükségszerűséggé vált, de a régi modellek miatt a projektek könnyen alulteljesíthetik a várakozásokat.

Létrehozva:

9 óra telt el a létrehozás óta

2026-03-04

Szerző:

Vanessza

Még nem késő pályázni a 2,5 millió forintos állami energiatároló támogatásra! Kattintson ide! (x)

A lakossági napelemes piac gyors átalakuláson megy keresztül: a hagyományos, nappali termelésre és hálózati exportmaximalizálásra épülő modellek helyét egyre inkább az akkumulátoros önfogyasztás veszi át – írja az alternativenergia.hu. Ez a váltás azonban komoly kockázatot hordoz a megtérülési számításokban, mert a pénzügyi modellek és teljesítménygaranciák jelentős része még mindig a korábbi, PV-only logikát tükrözi.

Megfordult a gazdasági logika

A klasszikus net metering korszakban a napelemes rendszerek értékét elsősorban a termelt energia mennyisége határozta meg. A többlettermelés egyszerűen a hálózatba került, az inverterek pedig jellemzően optimális közepes teljesítményszinten működtek. A pénzügyi modellek viszonylag egyszerű veszteségfeltételezésekkel dolgoztak.

Ma ez a paradigma már nem áll.

Számos piacon a hálózatba betáplált energia értéke jelentősen elmarad a vételezett villamos energia árától. Egyes régiókban a visszatáplálás nagykereskedelmi szinten kerül elszámolásra, ami akár két-háromszoros árkülönbséget is jelenthet a lakossági tarifához képest. Ennek következtében az akkumulátor már nem opcionális kiegészítő, hanem gazdasági optimalizáló eszköz lett.

Másképp működnek a rendszerek

Az önfogyasztásra optimalizált solar-plus-storage rendszerek energiaáramlása alapvetően eltér a korábbi működéstől. A cél már nem az, hogy a megtermelt energiát minél gyorsabban kitolják a hálózatba, hanem az, hogy a lehető legtovább helyben tartsák.

Ez több fontos üzemeltetési változást hoz:

a tárolók gyakrabban ciklizálnak
az inverterek sokkal több időt töltenek alacsony teljesítményszinten
nő az energiaalakítási lépések száma
megjelennek folyamatos parasztikus veszteségek

Ezek a működési módok korábban ritkák voltak, ma viszont tipikussá váltak.

Összetett veszteségek a háttérben

A modern rendszerekben a veszteségek több ponton halmozódnak. AC-csatolt architektúráknál például a többszörös DC-AC-DC-AC átalakítás érdemi energiaveszteséget okozhat. Emellett a tárolók és inverterek készenléti fogyasztása is folyamatos energiaveszteséget jelent.

Kritikus tényező az is, hogy sok inverter hatásfoka alacsony terhelésen jelentősen romlik. Márpedig az önfogyasztásra optimalizált rendszerek életciklusuk nagy részében nem csúcsteljesítményen működnek.

Fontos felismerés, hogy a különböző architektúrák eltérő pontokon „veszítenek energiát”. Nincs univerzális veszteségmechanizmus, ezért a névleges hatásfokok összehasonlítása önmagában félrevezető lehet.

Miért kritikus ez a befektetőknek?

A lakossági portfóliók jelentős része hosszú távú termelési becslésekre épül. Ezek támasztják alá a teljesítménygaranciákat, az adósságszolgálati mutatókat és a befektetői hozamokat.

Ha egy rendszert régi feltételezésekkel modelleznek, de modern önfogyasztási üzemmódban működtetnek, a projekt papíron rendben lehet, a valóságban mégis alulteljesíthet. Ez különösen érzékeny kérdés egy alacsony marzsokkal működő iparágban, ahol a teljesítménygaranciák közvetlenül az operatív cash flow-t terhelik.

Lakossági motivációk is változnak

Iparági adatok szerint a háztartások egyre inkább a villanyszámla-csökkentést és az energia-önellátást jelölik meg fő motivációként az akkumulátor telepítésénél. Azokon a piacokon, ahol az export kedvezőtlen, a tároló csatlakozási aránya már meghaladja a 75 százalékot. Ez azt jelenti, hogy a rendszereket tudatosan olyan üzemre optimalizálják, amelyet a régi modellek nem vettek figyelembe.

Mit kell most újragondolni?

Az iparág számára egyre világosabb, hogy a modellezési és tervezési gyakorlatot frissíteni kell. A szakértők szerint különösen fontos:

a valós üzemprofilok modellezése
a teljesítménygaranciák újrakalibrálása
az alacsony terhelés melletti hatásfok vizsgálata
az architektúra-specifikus veszteségek számszerűsítése
a transzparens kommunikáció a beruházók felé

Új korszak kezdődött

A napelemes iparág már korábban is szembesült hasonló fordulópontokkal, például a moduldegradáció pontosításakor. Most egy hasonló léptékű korrekció zajlik.

Ahogy a solar-plus-storage válik alapértelmezetté, a siker kulcsa egyre kevésbé a beépített kapacitás, és egyre inkább az lesz, mennyire pontosan értjük az energia valós útját a rendszerben. Aki ezt a váltást figyelmen kívül hagyja, az könnyen olyan portfóliót építhet, amely nem a hardver hibája miatt, hanem a hibás modellezés következtében marad el a várakozásoktól.

Tovább olvasom