سلولهای خورشیدی چگونه برق تولید می کنند؟

ستاد نانو: در سلول‌های خورشیدی، برای تولید الکترون و در نتیجه ایجاد جریان، از مواد نیمه‌رسانا استفاده می شود. در واقع، قلب یک سلول خورشیدی، یک ماده نیمه‌رسانا است که می‌تواند با دریافت نور خورشید، الکترون تولید کند. در فیزیک کوانتوم گفته می‌شود که نور خورشید شامل بسته‌های انرژی است. در واقع فرض می‌شود که انرژی، به صورت بسته‌های مجزا و جداگانه منتقل می‌شود. این بسته‌های جداگانه، فوتون نامیده می‌شوند. می‌توان این گونه فرض کرد که یک باریکه نور خورشید، شامل تعداد بسیار زیادی تک موج است که هر کدام از آن‌ها را می‌توان معادل یک بسته انرژی یا فوتون فرض کرد. انرژی هر فوتون، بر اساس همان رابطه انرژی موج که قبلاً به آن اشاره شد، مشخص می‌شود. زیرا هر فوتون مانند یک موج، دارای طول موج معین است. پس از برخورد فوتون با ماده نیمه‌رسانا، انرژی فوتون به الکترون داده می‌شود. اگر انرژی فوتون برابر یا بیشتر از انرژی سد پتانسیل یا همان گاف انرژی باشد، الکترون می‌تواند بر سد انرژی گاف غلبه کرده و خود را به تراز هدایت ماده برساند. به محض این که الکترون از تراز ظرفیت ماده جدا شده و به سمت تراز هدایت می‌رود، به جای آن یک حفره ایجاد می‌شود. مادامی که نور خورشید در حال برخورد به ماده نیمه‌رسانا است، الکترون تولید شده و به تراز هدایت ماده می‌رود. مشابه این پدیده را در زندگی روزمره خود بسیار دیده‌ایم. برای مثال، توپی را در نظر بگیرید که در حالت طبیعی خود تمایلی به بالا رفتن ندارد. پرتاب کردن این توپ به ارتفاع بالاتر از دیدگاه «انرژی» معادل این است که بخواهید آن را از سطح انرژی پتانسیل گرانشی پایین‌تر (ارتفاع کمتر) به سطح انرژی پتانسیل گرانشی بالاتر (ارتفاع بالاتر) منتقل کنید. بنابراین اگر بخواهید به نحوی توپ را به بالا پرتاب کنید، باید مقدار مناسبی انرژی به توپ بدهید تا بتواند بر سد پتانسل گرانشی زمین غلبه کرده و به بالا برود؛ مثلاً توپ را شوت کنید! پس از این که توپ بالا رفت و به ارتفاع مورد نظر رسید، چون این سطح انرژی برای توپ غیرتعادلی است، توپ برای رسیدن به تعادل، دوباره به پایین بر می‌گردد. در واقع توپ تمایل دارد با کاهش انرژی پتانسیل خود، به شرایط تعادلی اولیه‌اش برگردد. بنابراین به پایین سقوط می‌کند. ادامه مطلب

۳ میلیون دلار جایزه برای اختراع یک سیستم تهویه متفاوت

همینطور که جهان در حال گرم‌تر شدن است، می‌توان انتظار داشت که تولید و استفاده از سیستم‌های تهویه مطبوع به طور فزاینده‌ای بیشتر شود. بدین ترتیب، نیاز به طراحی نوآورانه این تکنولوژی که مصرف انرژی بالایی نیز دارد شدیدا احساس می‌شود. اکنون “ریچارد برانسون” اختصاص یک جایزه سه میلیون دلاری برای رقابت در طراحی مجدد این سیستم‌ها و کمک به توقف رشد تغییرات اقلیمی را اعلام کرده است. این مسابقه توسط دولت هند و شرکای دیگر حمایت می‌شود و “ریچارد برانسون” نیز سفیر آن خواهد بود.

برگزارکنندگان، تجدید نظر در نحوه طراحی سیستم‌های خنک کننده را یک نیاز اصلی می‌دانند. آنها می‌گویند که در حال حاضر حدود ۱.۲ میلیارد سیستم تهویه مطبوع در سراسر جهان در حال کار است و کارآمدترین آنها تنها حدود ۱۴ درصد از حداکثر بازده نظری خود را محقق می‌کند.

به عنوان یک مقایسه، سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه محصولات روشنایی به چراغ‌های ال‌ای‌دی با بهره‌وری ۸۹ درصدی منجر شده است. با این که انتظار می‌رود ۳.۳ میلیارد سیستم تهویه مطبوع دیگر از حالا تا سال ۲۰۵۰ میلادی در سراسر دنیا نصب شود، اما تقریبا کاری برای ارتقای کارآیی آنها انجام نشده است. به گفته برگزارکنندگان، این اتفاق به این دلیل افتاده است که این صنعت بیشتر بر کاهش هزینه‌ها به جای مصرف انرژی تمرکز دارد. بنابراین، این مسابقه فرصتی برای ایجاد تحول در این صنعت و تقریبا مانند مسابقات XPrize است که به دنبال کشف راه‌حل‌های فناورانه برای مشکلات اجتماعی است. ادامه مطلب

آغاز بکار اولین قطار هیدروژنی جهان در آلمان

نخستین قطار پاک دنیا که از سلول‌های هیدروژنی برای تامین سوخت خود استفاده می‌کند، از دیروز وارد شبکه ریلی آلمان شد.
این قطار موسوم به “Coradia iLint” ساخته شرکت “آلستوم”( Alstom) روز یکشنبه در حضور مقامات دولتی و صنعتی معرفی شد که اولین نمونه از دو قطار بی‌صدا و پاکی است که در راه آهن آلمان فعالیت خواهند کرد.
قطارهای برقی برای خطوط حمل‌ونقل شلوغ و پرجمعیت بسیار مفید هستند و عدم آلایندگی را به ارمغان می‌آورند، اما برقی کردن هر شبکه ریلی به جز کوچکترین یا متمرکزترین آنها عملی نیست. در نتیجه بسیاری از خطوط بین شهری باید همچنان به موتورهای دیزلی برای حمل مسافر و کالاها تکیه کنند.
“آلستوم” برای رفع این مشکل اولین قطار سلول هیدروژنی را به عنوان بخشی از قرارداد ۹۴.۵ میلیون دلاری برای ساخت یک ناوگان اولیه متشکل از ۱۶ قطار هیدروژنی شروع کرد.
این قطار مبتنی بر قطار دیزلی همین شرکت ساخته شده است، اما توسط سلول‌های سوخت هیدروژنی پشتیبانی می‌شود که نیروی اضافی توسط بانکی از باتری‌های لیتیوم-یونی ذخیره می‌شود.
این قطار با ۱۵۰ صندلی تا ۳۰۰ مسافر ظرفیت دارد و دارای بیشینه سرعت ۱۴۰ کیلومتر در ساعت است. ادامه مطلب

ساخت بزرگراه‌‌ برقی میان میلان و رم

شرکت‌های تولید‌کننده برق در ایتالیا مانند شرکت انل به خوبی می‌دانند یکی از بزرگترین نگرانی‌های رانندگان خودروهای برقی، تمام شدن شارژ خودرو و نگرانی از در دسترس نبودن سکوی شارژ است،‌از این رو اگر این دو نگرانی رفع شود، روند خرید خودروهای برقی متحول خواهد شد.

شرکت انل در تلاش است این مشکل که به “اضطراب مسافت” شهرت یافته را از بین ببرد، آنهم به واسطه ساخت بزرگراه‌‌هایی برقی که کلان‌شهر میلان را به رم متصل می‌کند. در مسیر این بزرگراه رانندگان می‌توانند هر ۶۰ دقیقه یکبار خودروهای خود را شارژ کنند. شرکت انل از ماه سپتامبر در این بزرگراه ۳۰ پایانه شارژ جدید نصب کرده‌است تا مردم به راحتی بتوانند فاصله میاد رم و میلان را رانندگی کنند.

این شرکت فعالیت خود را به این بزرگراه محدود نکرده و در تلاش است حمل و نقل با استفاده از خودروهای برقی را در سرتاسر ایتالیا برای مردم ممکن سازد. از این رو هدفی بزرگ را برای خود متصور شده‌است: نصب ۷۰۰۰ پایانه شارژ در مناطق شهری و حومه شهری تا سال ۲۰۲۰ و نصب هفت هزار پایانه دیگر تا سال ۲۰۲۲. ادامه مطلب

اروپا برای تامین برق، جزیره مصنوعی می‌سازد

قرار است با بودجه ۱.۳ میلیارد پوندی یک جزیره مصنوعی در دریای شمال ساخته شود که برق ۸۰ میلیون نفر از ساکنان قاره اروپا را با انرژی تجدیدپذیر تامین کند.

به گزارش مهر، یک جزیره مصنوعی در دریای شمال می‌تواند با انرژی تجدید‌پذیر برق برای ۸۰ میلیون نفر از ساکنان قاره اروپا را تامین کند. در همین راستا قرار است پروژه ساخت این جزیره از ۲۰۲۷ میلادی آغاز شود.

در اطراف این جزیره توربین‌های بادی ساخته خواهد شد. ادامه مطلب

بزرگترین مرکز تولید انرژی از زباله اروپا در استانبول ساخته می شود

این مرکز توسط کنسرسیوم سوییسی(ژاپنی) – ترکیه ای برای شهرداری استانبول ساخته میشود و می تواند ۷۰ مگاوات برق از زباله شهری تولید کند. این اولین مرکز از این نوع در ترکیه خواهد بود و قرار است در سال ۲۰۲۱ هر سه خط تولید آن بتوانند حدود ۱۵ درصد از زباله این شهر را سوزانده و برق تولید نمایند. ادامه مطلب

نخستین شرکت تولید ریز جلبک های کلوز در استان مرکزی تاسیس می شود

مدیر شیلات جهاد کشاورزی استان مرکزی گفت: امسال شرکت دانش بنیان تولید ریز جلبک های کلوز با مصرف انسانی برای نخستین بار در خاورمیانه در شهرستان دلیجان به بهره برداری می رسد.
حسن اکبری، مدیر شیلات جهاد کشاورزی استان مرکزی در گفت و گو با خبرآنلاین، افزود: این شرکت با ظرفیت تولید ۱۸ تن ریز جلبک خوراکی با مصرف انسانی با اعتباری بالغ بر ۱۸ میلیارد ریال از محل آورده سرمایه گذار در شهرستان دلیجان به بهره برداری می رسد.
وی ادامه داد: درحال حاضر بهره برداری از فاز اول این شرکت آغاز شده و در این مرحله برای ۱۲ نفر از دانش آموختگان دانشگاهی این استان اشتغال زایی شده است.ادامه مطلب

طلای سبز، محصول کشاورزی در آب دریا

همشهری آنلاین- دانشمندان معتقدند موجودات تک‌سلولی می‌توانند تحول بزرگی در زندگی انسان ایجاد کنند، از غذا گرفته تا درمان و حتی آراستگی ظاهری، اما ابتدا باید بتوان آنها را با ویژگی‌های مناسب و در ابعاد انبوه تولید کرد.
براساس گزارش یورونیوز، از این رو محققان دانشگاه وگنینگن در هلند، در مرکزی تخصصی در زمینه غذای سالم و محیط طی بیست سال گذشته روی ریزجلبکهایی مطالعه کرده‌اند که در لوله های آزمایشگاهی حاوی آب دریا نگه داری می‌شوند. کمی هوا و نور خورشید برای رشد و تکثیر سریع این موجودات کافی است.
هانس ریت، هماهنگ کننده این پروژه که میراکلز (MIRACLES) نام دارد می‌گوید: این یک گیاه سبز میکروسکوپی به‌نام ریز‌جلبک است. دلیل علاقه ما به پژوهش در مورد این گیاهان قابلیت آنها در تبدیل شدن به منبع تولید مثل انواع گونه‌های پایدار در مقیاس بزرگ است. ادامه مطلب
اکسون از جلبک نفت تولید کرد
تولید سوخت پاک و ارزان از جلبک با کمک محقق ایرانی

ساخت بزرگ‌ترین باتری جهان

یک شرکت آلمانی مشغول ساخت بزرگ‌ترین باتری دنیا در غارهای نمکی زیر‌زمینی است. این باتری به حفظ محیط زیست کمک می‌کند و می‌تواند برق مورد نیاز یک روز ۷۵ هزار خانه را تامین کند.

به گزارش مهر، هفته گذشته تسلا اعلام کرد بزرگ‌ترین باتری لیتیوم یونی دنیا را در استرالیا خواهد ساخت. اکنون یک شرکت انرژی آلمانی هم در پی کسب عنوان تولیدکننده بزرگ‌ترین باتری دنیا زیرزمینی است.

Ewe Gasspeicher GmbH مشغول ساخت یک “باتری جریان ردوکس” در غارهای زیرزمینی نمکی است که می‌تواند ذخیره برق یک روز ۷۵ هزار خانه را تامین کند. ادامه مطلب

به هوش باشیم: ممنوعیت برای خودروهای بنزینی و گازوییلی

فرانسه در برنامه‌ای جدید با هدف مقابله با با تغییرات اقلیمی قصد دارد فروش انواع خودروهای بنزینی با گازوئیلی را از سال ۲۰۴۰ در این کشور ممنوع کند.

براساس گزارش رویترز، پس از خروج ایالات متحده آمریکا از پیمان تغییرات اقلیمی پاریس، فرانسه تصمیمی جدی‌تر در زمینه مقابله با گرمایش زمین برخواهد داشت، برای مثال می‌خواهد تا سال ۲۰۵۰ میزان تولید دی‌اکسید کربن را به صفر برساند.

نیکولا هیلو رئیس سازمان محیط زیست فرانسه اعلام کرد این کشور می‌خواهد تا سال ۲۰۴۰ فروش خودروهای بنزینی و گازوئیلی را ممنوع کند. نزدیک به ۹۵ درصد خودروهای پلاک شده در شش ماهه نخست امسال در فرانسه از نوع خودروهای دیزلی و بنزینی بوده‌اند درحالی‌که تنها ۱.۲ درصد از خودروها برقی، و ۳.۵ درصد از آنها هیبریدی بوده‌اند.

کارشناسان زیست‌محیطی تخمین زده‌اند که تصویب قوانین سختگیرانه در این کشور در چند دهه آینده منجر به کاهش تقاضا برای خودروهای دیزلی و بنزینی خواهد‌شد. خودروهای برقی به دلیل قیمت بالا و فراگیر نبودن همچنان درصد کوچکی از بازار فروش خودرو را در اختیار دارند.

در این میان دو شرکت خودروسازی مشهور دایملر و فولکس واگن اعلام کرده‌اند که تا سال ۲۰۵۰ نزدیک به یک چهارم از فروش خودروهای سواری خود را به خودروهای برقی اختصاص می‌دهند. شرکت ولوو نیز از توقف تولید خودروهای بنزینی خبر داده و اعلام کرد از سال ۲۰۱۹ به بعد تمامی خودروهای جدید این شرکت برقی یا هیبریدی خواهند بود. ادامه مطلب