i de senere år har solenergi sett rask vekst, samt lovende forbedringer i teknologi og pris. Så langt kommer ca 3% av verdens elektrisitet fra solenergi; og det er en stor, internasjonal industri med 141 milliarder dollar investert i 2019. Men det er vel kort av de estimerte $ 794 milliarder ($27 billioner av 2050) Som International Renewable Energy Agency sier er nødvendig årlig for fornybar energi for å møte klimaavtalen mål og unngå en global nedsmelting.
for å treffe et slikt mål, sier ekspertene, må vi løse en lang liste med problemer. For eksempel er eksisterende paneler begrenset i hvor mye sollys de kan konvertere til elektrisitet. Effektiviteten har økt de siste 40 årene, men bare med ca 10%. Og selv om advokater vil vurdere boligmontering på taket som en fin måte for folk å bli involvert i ren energi, vil en sann solrevolusjon trolig kreve store installasjoner.
her er en liste over fire ting som forskere sier vil bidra til å fremme solenergi – hvis vi kan finne en løsning.
Problem 1: Finn et bedre materiale for panelene
ulempene med tradisjonelle silisiumpaneler inkluderer høye kostnader og lavere effektivitet. Men ved hjelp av perovskites, et mineral som består av kalsium, titan og oksygen, forventes soleffektiviteten å bli betydelig forbedret: perovskite-paneler kan produseres som svært tynne lag, krever mindre materiale og er laget av en mindre energiintensiv prosess.
etter et tiår med forskning og utvikling, økte effektiviteten av perovskite-paneler fra 2% til 25%; det slår de beste tilgjengelige silisiumene. Men perovskites kommer med sitt eget sett med problemer.
«kommersialisering er fortsatt svært begrenset,» sier Ufuk Alparslan, en elektrisitets-og klimadataanalytiker VED EMBER, en uavhengig klima-og energitank med base i STORBRITANNIA. Ifølge Alparslan er holdbarhet og kostnad to motstridende ulemper ved perovskites, det tidligere problemet er relatert til en levetid som er » mye kortere enn vanlige solcellepaneler.»
Ved OxfordPV, Et Oxford University off-shoot, forsøker forskere å fremme perovskites ved å plassere dem på toppen av silisiumpaneler, også kjent som tandemceller. Henry Snaith, chief scientific officer Ved OxfordPV og professor i fysikk, sier at de har vært i stand til å tune spekteret av sollys perovskites kan absorbere med tandemceller.
«Vi trekker mye mer energi ut av det synlige spektret,» sier Snaith, og legger til at hvis perovskites er belagt på toppen av silisium, «det gjør det veldig bra å absorbere infrarød», noe som gjør dem mer effektive. Snaith håper at tandemceller vil være det neste trinnet-forbedring for vanlig sol. I løpet av de neste 10 til 20 årene, » veikartet er å omtrent doble effektiviteten av hva modulene er i dag.»
Problem 2: Forbedring av lagring og overføring
Andre tekniske utfordringer for solenergi inkluderer økt lagringskapasitet. I USA er forbedringer for å utvide solenergi overføring over store avstander, som fra sør-California hvor det er sol Til overskyet Nordøst, også avgjørende.
«Når du kommer til høyere nivåer av penetrasjon,» sier David Feldman, senior finansanalytiker Ved National Renewable Energy Laboratory, «fleksibilitet er virkelig hjulpet av lagring, spesielt avhengig av hvordan nettet incentiviserer eller betaler for energien. Lagring er blitt en svært stor del av mange markeder. Hvis vi ønsker å komme til nivåene av distribusjon som vi har snakket om, tror jeg lagring kommer til å være en viktig del av det.»
i Tillegg mener eksperter at det er sannsynlig at andre former for ren energi vil bidra til å erstatte de svakere områdene av solenergi.
» under svært kalde vinterstaver i visse deler av landet er det ganske vanskelig å stole på sol og vind alene,» ifølge Uday Varadarajan fra Rocky Mountain Institute, som snakker i et virtuelt forum som er vert For Environmental And Energy Study Institute. «Effektivitet, så vel som andre teknologier som hydrogen og karbonbinding og lagring, så vel som atomkraft, kan virkelig bidra til å løse disse vanskelighetene.»
Problem 3: Å hjelpe solenergi til å holde seg flytende, bokstavelig talt
en metode for å utvide solinstallasjon som ennå ikke er utbredt, flyter panelene på innsjøer og hav.
disse panelene fungerer på samme måte som vanlige landbaserte enheter, men har ulike fordeler: vannet holder panelene kjøligere, og øker ytelsen med 5 til 10%. Installere disse panelene på vann får rundt problemet med å anskaffe land for store prosjekter. Og flytende solenergi kan også bruke vannkraft og bli en del av energinettet.
imidlertid har floating solar sitt eget sett med unike puslespill. «Tingen å vurdere her er ikke å dekke vannoverflaten mye slik at det påvirker vannlivet,» sier Alparslan. «Men selv 10% dekning av vannkraftreservoarer oversetter til tusenvis av terawatt av solkraftpotensial i verden.»
men fortøyning og forankring av panelene på plass kan vise seg komplisert, så vel som dyrere enn vanlig, jordet sol.
Problem 4: Å få de riktige lovene og investeringene
Forbedringer i produksjonen har gjort solenergi mer tilgjengelig de siste 20 årene. Ifølge EMBER steg solenergi i EU til en rekordhøy i juni og juli 2021, og utgjorde 10% av total elektrisitet (langt over det globale gjennomsnittet.) Men det er ikke nok – og omfanget av oppskaleringsutfordringen er skremmende. De mulige løsningene koker ned til penger og politikk, snarere enn teknologi alene.
For eksempel, i juli 2021, som en del Av Sin Europeiske Grønne Avtale, foreslo Eu-Kommisjonen en lovpakke for å øke målene for fornybar energi til 40% innen 2030. Det inkluderer tiltak for å gjøre store solprosjekter enklere å installere, unntatt takinstallasjoner fra byggetillatelser, investere i strømnettet og kreve minimumsnivåer av fornybar energi i enkelte bygninger.
I USA bemerket Energy Information Administration at forsendelser av solcellepaneler nådde en rekordøkning på 33% i 2019. Energidepartementet utgav en rapport som beskriver hvordan solenergi kunne levere nesten halvparten av landets elektrisitet innen 2050. Gjennom tunge utgifter vil solenergi stige fra å drive 3% av landets elektrisitet i 2020 til 40% av 2035. President Joe Bidens foreslåtte, og tungt debatterte, $3.5 billioner budsjettplan, hvis vedtatt – en stor hvis for øyeblikket-initierer solprosjekter som skal bygges på nåværende eller tidligere gruveplasser.
men et stort problem er ganske enkelt å gjøre det lettere for folk å få hendene på solcellepaneler-i eget hjem eller industri. Daniel Gregory, en fremvoksende energiteknologiforsker ved Accenture Labs, Sier: «Å Få teknologien tilgjengelig for nok mennesker er mer problemet enn selve teknologien. For noen som leier et hus eller en leilighet, er det ikke åpenbart hvordan de ville bli med på det og bruke solenergi til leide hus.»
til tross for utfordringene som gjenstår, tror mange forskere at solenergi er bestemt til å holde opp sin fart og utvide over hele verden. «Jeg tror at vi har nådd tipping point hvor solenergi er stor virksomhet,» sier Feldman. «Jeg tror definitivt at når du ser på alle forpliktelsene der ute, virker det uunngåelig at vi beveger oss mot sol og vind.»