Entwicklungen, die es ermöglichen, die traditionelle Energie zugunsten einer Alternative aufzugeben

Es wird viel über die Notwendigkeit gesprochen, Strom aus erneuerbaren Quellen zu beziehen. Sie sind umweltfreundlich und unbegrenzt einsetzbar.

Was hindert alternative Energiequellen daran, traditionelle Mineralien heute vollständig zu ersetzen? Dies wird durch eine Reihe von wirtschaftlichen, technischen und politischen Gründen behindert. Dieser Artikel beschreibt die technischen Gründe und Entwicklungen, die helfen, diese zu überwinden.

Alternative Energie wird am häufigsten von Solar- und Windkraftanlagen vertreten. Sie geben der Welt einen großen Teil sauberen Stroms.

Es gibt ein gemeinsames Problem für alle erneuerbaren elektrischen Energiequellen. Es ist mit der Notwendigkeit verbunden, Strom nicht nur zu erzeugen, sondern auch zu speichern. Schließlich scheint die Sonne nachts nicht und es ist nicht immer windig.

Grob gesagt müssen riesige Batterien hergestellt werden, die Energie ansammeln, wenn sie im Übermaß vorhanden ist, und sie abgeben, wenn sie nicht ausreicht.

So funktioniert eine Autobatterie. Wenn der Automotor nicht gestartet wird, werden alle Elektrogeräte im Auto von einer Batterie angetrieben. Wenn wir das Auto starten, wird die Batterie von der Quelle zum Stromverbraucher. Und der Generator wird zur Quelle, deren Energie ausreicht, um die Batterie aufzuladen und die Geräte mit Strom zu versorgen. In unserem Fall ist der Generator die Sonne oder der Wind.

Es war jedoch gar nicht so einfach, Elektrizität im industriellen Maßstab zu sammeln. Eine der verwendeten Methoden ist die Umwandlung von Elektrizität in Wasserenergie. Dafür werden zwei Stauseen in unterschiedlichen Höhen gebaut.

Wenn genügend Strom vorhanden ist, pumpen die Pumpen Wasser vom unteren zum oberen Vorratsbehälter. Und wenn es einen Mangel gibt, wird Wasser in den unteren Speicher geleitet und passiert Turbinen, die an elektrische Generatoren angeschlossen sind. Der Bau einer solchen Struktur kostet Milliarden von Dollar, und der Energieverlust während ihrer Nutzung ist sehr groß. Daher stehen Wissenschaftler vor der Aufgabe, einen neuen Weg der Energiespeicherung zu finden.

Dieses Problem kann in naher Zukunft gelöst werden. Chemiker haben eine neue Eigenschaft von Vanadium entdeckt, dank derer eine Vanadiumbatterie entwickelt wurde, die ohne Kapazitätsverlust bis zu 20.000 Zyklen arbeiten kann. Vor allem aber ist die Größe solcher Batterien nahezu unbegrenzt. Vor dieser Entdeckung wurde Vanadium in der Stahlindustrie zum Härten von Teilen verwendet.

Ein Hindernis für die Entwicklung der Solarenergie bleiben die hohen Kosten für Solarmodule. Dies liegt an ihrem komplexen Design, das einen pn-Übergang erfordert, um einen konstanten Elektronenfluss zu erzeugen.

Nach langjähriger Forschung haben Wissenschaftler der University of Pennsylvania eine neue Mischung gefunden, die einen Elektronenstrom aus der Sonneneinstrahlung ohne pn-Übergang emittiert. Spektroskopische Untersuchungen haben gezeigt, dass das Material Elektronen emittieren kann, wenn es sichtbarem Licht ausgesetzt wird. Frühe bekannte Materialien zeigten ähnliche Eigenschaften, nur durch ultraviolette Strahlung.

Diese Entwicklung wird nicht nur die Kosten für Solarmodule erheblich senken, sondern auch die Konversionsrate erhöhen. Da herkömmliche Solarmodule Sonnenenergie mit einem Wirkungsgrad von ca. 20% umwandeln.

Indirekt wird die Entwicklung alternativer Energien durch ein weiteres wichtiges Ereignis beeinflusst - die Entdeckung neuen Materials durch den russischen Wissenschaftler Konstantin Novoselov und Andre Geim im Jahr 2010 - Graphen. Es kann in der modernen Elektronik eingesetzt werden.

All diese Entwicklungen könnten die Methoden zur Gewinnung von Energie aus erneuerbaren Ressourcen so weit verbessern, dass die Gewinnung von Kohle, Gas und Öl unangemessen ist.

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