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Gli sviluppi che consentiranno di abbandonare l'energia tradizionale a favore di alternative
Si parla molto della necessità di ottenere elettricità da fonti rinnovabili. Sono ecologici e illimitati nell'uso.
Cosa impedisce oggi alle fonti energetiche alternative di sostituire completamente i minerali tradizionali? Ciò è ostacolato da una serie di ragioni economiche, tecniche e politiche. Questo articolo discute i motivi tecnici e gli sviluppi che aiuteranno a superarli.
L'energia alternativa è ampiamente rappresentata dalle centrali solari ed eoliche. Danno al mondo gran parte dell'elettricità pulita.
Esiste un problema comune per tutte le fonti di energia elettrica rinnovabile. È associato alla necessità non solo di generare elettricità, ma anche di immagazzinarla. Dopotutto, il sole non brilla di notte e non è sempre ventoso.
In parole povere, è necessario creare enormi batterie che accumuleranno energia se è in eccesso e le daranno via se non bastano.
Ecco come funziona una batteria per auto. Quando il motore dell'auto non viene avviato, tutti gli apparecchi elettrici nell'auto sono alimentati da una batteria. Quando accendiamo la macchina, la batteria dalla fonte diventa un consumatore di elettricità. E il generatore diventa la fonte, la cui energia è sufficiente per caricare la batteria e alimentare i dispositivi. Nel nostro caso, il generatore è il sole o il vento.
Ma accumulare elettricità su scala industriale non è stato affatto facile. Uno dei metodi utilizzati è convertire l'elettricità in energia idrica. Per questo, vengono costruiti due bacini idrici, a diverse altezze.
Quando c'è abbastanza energia elettrica, le pompe pompano l'acqua dal serbatoio inferiore a quello superiore. E quando c'è carenza, l'acqua viene scaricata nel serbatoio inferiore, passando turbine che sono collegate a generatori elettrici. La costruzione di una tale struttura costa miliardi di dollari e la perdita di energia durante il suo utilizzo è molto grande. Pertanto, gli scienziati devono affrontare il compito di trovare un nuovo modo di accumulare energia.
Questo problema può essere risolto nel prossimo futuro. I chimici hanno scoperto una nuova proprietà del vanadio, grazie alla quale è stata progettata una batteria al vanadio che può funzionare senza perdita di capacità fino a 20.000 cicli. Ma soprattutto, la dimensione di tali batterie è quasi illimitata. Prima di questa scoperta, il vanadio veniva utilizzato nell'industria siderurgica per indurire le parti.
Un ostacolo allo sviluppo dell'energia solare rimane l'alto costo dei pannelli solari. Ciò è dovuto al loro design complesso, che richiede una giunzione pn, per creare un flusso di elettroni costante.
Dopo molti anni di ricerca, gli scienziati dell'Università della Pennsylvania hanno scoperto una nuova miscela che emette un flusso di elettroni dall'esposizione alla luce solare, senza transizione pn. Studi spettroscopici hanno dimostrato che il materiale è in grado di emettere elettroni dall'esposizione alla luce visibile. I primi materiali noti hanno mostrato proprietà simili, solo dalle radiazioni ultraviolette.
Questo sviluppo non solo ridurrà significativamente il costo dei pannelli solari, ma aumenterà anche il tasso di conversione. Poiché i pannelli solari convenzionali convertono l'energia solare con un'efficienza di circa il 20%.
Indirettamente, lo sviluppo di energia alternativa sarà influenzato da un altro importante evento - la scoperta dello scienziato russo Konstantin Novoselov e Andre Geim nel 2010 di nuovo materiale - grafene. Può essere utilizzato nell'elettronica moderna.
Tutti questi sviluppi potrebbero migliorare i metodi per ottenere energia da risorse rinnovabili in misura tale che l'estrazione di carbone, gas e petrolio sarà inappropriata.
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