최근 몇 년 동안,태양 광 발전은 급속한 성장뿐만 아니라 기술과 가격의 유망한 개선을 보았다. 지금까지 전 세계 전기의 약 3%는 태양 광 발전에서 비롯되며 2019 년에 1,410 억 달러가 투자 된 거대한 국제 산업입니다. 그러나 그것은 국제 재생 에너지기구가 기후 협약 목표를 달성하고 글로벌 붕괴를 피하기 위해 재생 에너지를 위해 매년 필요하다고 말하는 추정 된 794 억 달러(2050 년까지 27 조 달러)에 미치지 못합니다.
그런 표적을 명중하기 위하여는,전문가는 말한다,우리는 문제의 긴 명부를 해결할 필요가 있다. 예를 들어,기존의 패널은 전기로 변환 할 수 있습니다 얼마나 많은 햇빛에 제한됩니다. 효율성은 지난 40 년 동안 증가했지만 약 10%만 증가했습니다. 지지자들은 주거용 옥상 설치를 사람들이 청정 에너지에 참여할 수있는 좋은 방법으로 간주 할 것이지만,진정한 태양 혁명은 대규모 설치를 요구할 것입니다.
여기에,연구자들은 말한다,발전 태양 광 발전에 도움이 될 네 가지의 목록입니다–우리가 해결책을 찾을 수 있다면.
문제 1:패널에 대한 더 나은 재료 찾기
전통적인 실리콘 패널의 단점은 높은 비용과 낮은 효율을 포함합니다. 그러나 칼슘,티타늄 및 산소로 구성된 광물 인 페 로브 스카이 트의 도움으로 태양 효율이 크게 향상 될 것으로 예상됩니다:페 로브 스카이 트 패널은 매우 얇은 층으로 제조 될 수 있고 재료를 덜 필요로하며 에너지 집약적 인 공정으로 만들어집니다.
10 년간의 연구 개발 끝에 페로브스카이트 패널의 효율성은 2%에서 25%로 증가했으며,이는 최고의 실리콘 패널을 능가했다. 그러나 페 로브 스카이 트는 그들 자신의 문제를 가지고 있습니다.
“상업화는 여전히 매우 제한적입니다.”영국에 기반을 둔 독립적 인 기후 및 에너지 싱크 탱크 인 엠버의 전기 및 기후 데이터 분석가 인 우푹 알파 슬란은 말합니다. 에 따르면 알파 슬란,내구성과 비용은 페 로브 스카이 트의 두 가지 단점이며,이전의 문제는”일반 태양 전지 패널보다 훨씬 짧은 수명과 관련이 있습니다.”
옥스퍼드 대학교 옥스퍼드 대학에서 연구자들은 페로브스카이트를 실리콘 패널 위에 올려놓아 발전시키려 하고 있다. 옥스퍼드 대학의 최고 과학 책임자이자 물리학 교수인 헨리 스나이스는 페로브스카이트가 탠덤 세포로 흡수할 수 있는 햇빛의 스펙트럼을 조정할 수 있었다고 말한다.
“우리는 가시 스펙트럼에서 더 많은 에너지를 추출,”스네이스는 말한다,페 로브 스카이 트는 실리콘 위에 코팅하는 경우,”그것은 적외선을 흡수하는 정말 잘 수행”,그들을 더 효율적으로 만드는 것을 추가. 스나 이스는 탠덤 세포가 주류 태양에 대한 다음 단계 개선이 될 것으로 기대하고있다. 향후 10 년에서 20 년 동안”로드맵은 오늘날 모듈의 효율성을 약 두 배로 늘리는 것입니다.”
문제 2:저장 및 전송 개선
태양에 대한 다른 기술적 과제는 저장 용량 증가를 포함한다. 미국에서는 햇볕이 잘 드는 남부 캘리포니아에서 흐린 북동부까지 먼 거리를 가로 질러 태양 광 발전 전송을 확장하는 개선도 가장 중요합니다.
“당신은 침투의 높은 수준에 도착하면,”데이비드 펠드만,국립 신 재생 에너지 연구소의 수석 재무 분석가는 말한다,”유연성은 정말 특히 그리드가 인센티브 또는 에너지에 대한 지불 방법에 따라,스토리지에 의해 도움이된다. 스토리지는 많은 시장의 매우 큰 부분이되고있다. 우리가 이야기했던 배포 수준에 도달하고 싶다면 스토리지가 그 핵심 부분이 될 것이라고 생각합니다.”
또한,전문가들은 가능성이 청정 에너지의 다른 형태는 태양의 약한 영역을 대체 도움이 될 것입니다 있다고 생각합니다.
“국가의 특정 지역에서 매우 추운 겨울 주문 동안,그것은 혼자 태양과 바람에 의존하는 것이 다소 어렵다,”록키 마운틴 연구소의 우데이 바라 다라 얀에 따르면,환경 및 에너지 연구 연구소에 의해 호스팅 가상 포럼에서 말하기. “효율성뿐만 아니라 수소와 탄소 격리 및 저장뿐만 아니라 핵과 같은 다른 기술은 정말 그 어려움을 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.”
문제 3: 문자 그대로
아직 널리 구현되지 않은 태양 광 설치를 확장하는 한 가지 방법은 호수와 바다에 패널을 떠 다니는 것입니다.
이 패널은 일반 토지 기반 장치와 같은 방식으로 작동하지만 다양한 장점을 가지고 물 5~10%의 성능을 증가,쿨러 패널을 유지합니다. 이 패널을 물 위에 설치하면 대규모 프로젝트를 위해 토지를 획득하는 문제가 발생합니다. 그리고 떠 다니는 태양은 또한 수력을 사용하여 에너지 그리드의 일부가 될 수 있습니다.
그러나 플로팅 솔라는 고유 한 퍼즐 조각을 가지고 있습니다. “여기서 고려해야 할 것은 물 표면을 많이 덮어서 물 수명에 영향을 미치지 않는 것입니다.”라고 알파 슬란은 말합니다. “그러나 수력 저수지의 10%범위조차도 세계에서 수천 테라 와트의 태양 광 발전 잠재력으로 변환됩니다.”
그러나 계류 및 장소에 패널을 고정하는 것은 복잡뿐만 아니라 일반,접지 태양보다 더 많은 비용이 많이 드는 증명할 수 있습니다.
문제 4: 올바른 법률 및 투자 얻기
제조업 개선으로 인해 지난 20 년 동안 태양열이 더 많이 사용 가능해졌습니다. 엠버에 따르면 유럽연합의 태양열은 2021 년 6 월과 7 월에 사상 최고치를 기록하여 전체 전력의 10%(전 세계 평균보다 훨씬 높음)를 차지했다.)하지만 충분하지 않습니다–그리고 스케일 업 도전의 규모는 발굴이다. 가능한 해결책은 기술 만이 아니라 돈과 정치로 귀결됩니다.
예를 들어,2021 년 7 월 유럽 녹색 협정의 일환으로 유럽 집행위원회는 2030 년까지 재생 가능 에너지 목표를 40%로 올릴 수있는 입법 패키지를 제안했습니다. 여기에는 대규모 태양 광 프로젝트를 쉽게 설치할 수 있도록하고,옥상 설치를 건설 허가에서 면제하고,전력망에 투자하고,특정 건물에서 최소 수준의 재생 에너지를 요구하는 조치가 포함됩니다.
미국에서 에너지 정보국은 태양 전지 패널의 출하량이 33 에서 2019%의 기록적인 증가에 도달했다고 지적했다. 에너지 부는 태양열이 2050 년까지 전국 전력의 거의 절반을 공급할 수있는 방법을 요약 한 보고서를 발표했습니다. 무거운 지출을 통해 태양 광은 2020 년 전국 전력의 3%에서 2035 년까지 40%로 증가 할 것입니다. 조 바이든 대통령의 제안,그리고 크게 논의,$3.5 조 예산 계획,전달 된 경우–큰 순간에 경우-태양 광 프로젝트는 현재 또는 이전의 광산 사이트에 구축 할 시작.
그러나 큰 문제는 단순히 사람들이 자신의 집이나 산업에서 태양 전지판에 손을 대는 것을 더 쉽게 만드는 것입니다. 다니엘 그레고리 말한다,액센추어 연구소에서 신흥 에너지 기술 연구원,”충분한 사람들이 사용할 수있는 기술을 얻는 것은 기술 자체보다 더 많은 문제입니다. 집 또는 아파트를 임대 하는 사람에 대 한 그것은 분명 하지 않다 어떻게 그들은 그것에 가입 하 고 임대 주택에 대 한 태양 광 사용.”
남은 도전에도 불구하고,많은 연구자들은 태양이 그 추진력을 유지하고 전 세계로 확장 할 운명이라고 믿는다. “나는 우리가 태양이 큰 사업 티핑 포인트에 도달했다고 생각,”펠드만은 말한다. “나는 확실히 당신이 거기에 모든 약속을 볼 때,우리가 태양과 바람을 향해 이동하는 것이 불가피 보인다 생각합니다.”