Energia słoneczna o nieograniczonym potencjale i zerowej emisji szybko staje się kluczowym elementem najnowocześniejszych rozwiązań elektronicznych, obniżając ślad węglowy produktów codziennego użytku.
Rozwój technologii w zakresie energii słonecznej transformuje sposób projektowania, produkcji i użytkowania sprzętu elektronicznego – od poprawy wydajności powszechnej elektroniki użytkowej po ułatwienie instalacji zaawansowanych systemów przemysłowych. Te innowacje nie tylko ograniczają wpływ przemysłu elektronicznego na środowisko, ale także stwarzają możliwości dla bardziej samowystarczalnych, niezawodnych i przystępnych cenowo alternatyw.
W tym artykule przyjrzymy się roli energii słonecznej w sektorze elektronicznym, zwracając uwagę na niektóre z kluczowych innowacji, które pomagają wynieść tę technologię na wyższy poziom.
Znaczenie energii słonecznej
Zanim przejdziemy do omówienia postępu technologicznego, który napędza rozwój energii słonecznej, warto najpierw wyjaśnić, czym jest energia słoneczna i jakie jest jej znaczenie.
Na przestrzeni ostatnich dziesięciu lat energia słoneczna nabrała dużego znaczenia jako źródło energii odnawialnej, dzięki czemu znacząco wzrosła liczba instalacji fotowoltaicznych. Zgodnie z danymi Our World in Data na całym świecie wykorzystanie fotowoltaiki gwałtownie wzrosło w latach 2000-2022 i zgodnie z prognozami trend ten będzie stale się zwiększał. Zgodnie z analizą Międzynarodowej Agencji Energii (MAE) „Renewables 2023 Analysis and forecast to 2028 forecast”, 42% energii elektrycznej wytwarzanej na świecie w 2028 r. będzie pochodziło z energii odnawialnej, z czego 25% z energii słonecznej i wiatrowej.
„Energia słoneczna stanie się niezbędna do zaspokojenia rosnącego zapotrzebowania na energię przy jednoczesnym powstrzymaniu zmian klimatycznych”.
Ramez Naam, amerykański technolog i autor powieści science fiction
Takie prognozy zapowiadają się obiecująco i nie ulega wątpliwości, że energia słoneczna będzie odgrywać coraz większą rolę w bardziej zrównoważonej przyszłości. Oto niektóre z głównych innowacji zasilanych energią słoneczną, które zmieniają branżę elektroniczną.
6 innowacji w zakresie elektroniki zasilanej energią słoneczną
Stworzenie perowskitowych ogniw fotowoltaicznych jest jednym z najważniejszych osiągnięć w dziedzinie technologii solarnej. Tego rodzaju ogniwa są nie tylko bardziej opłacalne w produkcji i oferują większą elastyczność zastosowań niż konwencjonalne ogniwa krzemowe, oferują również znacznie wyższą wydajność. Naukowcy z National Renewable Energy Laboratory (NREL) ustanowili nowy standard wydajności energii słonecznej, osiągając wskaźnik wydajności ogniw perowskitowych na poziomie 25%.
Poza tym powstanie przezroczystych paneli słonecznych stosowanych w oknach i ekranach oraz elastycznych paneli słonecznych stworzyło nowe możliwości wykorzystania energii słonecznej w elektronice powszechnego użytku.Rozwiązanie to może być na przykład stosowane do zasilania energią słoneczną urządzeń ubieralnych, takich jak smartwache czy trackery fitness. Oto kilka najpopularniejszych zastosowań energii solarnej w elektronice.
1. Elektronika użytkowa zasilana energią słoneczną
Energia słoneczna zdobywa coraz większą popularność w branży elektroniki użytkowej, stanowiąc zrównoważoną alternatywę dla konwencjonalnych metod zasilania. Przykładem takiego rozwiązania jest ładowarka zasilana energią słoneczną, która wykorzystuje panele słoneczne do ładowania tabletów, telefonów komórkowych i innych przenośnych urządzeń elektronicznych. Ładowarki tego typu są szczególnie przydatne do użytku na świeżym powietrzu i w obszarach o niestabilnym lub ograniczonym dostępie do energii elektrycznej.
Z kolei urządzenia ubieralne zasilane energią słoneczną – takie jak trackery fitness, zegarki, a nawet niektóre rodzaje odzieży – są wyposażone w miniaturowe panele słoneczne, które podtrzymują baterie i przedłużają ich żywotność, stanowiąc zrównoważone i wygodne rozwiązanie. Naukowcy z Nottingham Trent University opracowali miniaturowe ogniwa słoneczne wbudowane w tkaniny, pozwalające na ładowanie baterii smartwatchy lub smartfonów.
Kolejnym przykładem są bezprzewodowe klawiatury solarne i inne urządzenia peryferyjne, takie jak myszki, wyposażone w ogniwa słoneczne, które do zasilania wykorzystują światło z otoczenia. Takie rozwiązanie eliminuje potrzebę stosowania baterii i poprawia wydajność popularnych akcesoriów elektronicznych.
2. Transport zasilany energią słoneczną
Choć pojazdy zasilane energią słoneczną stają się coraz bardziej popularne, nie znalazły jeszcze szerokiego zastosowania. Panele słoneczne wykorzystywane są między innymi w małych samochodach, łodziach i autobusach. W Kalifornii powstaje również pierwszy w kraju ekologiczny system kolei dużej prędkości napędzany energią solarną. Zobacz wideo poniżej, aby dowiedzieć się więcej.
Panele słoneczne są coraz częściej instalowane na stacjach ładowania pojazdów elektrycznych znajdujących się na parkingach, w centrach handlowych, przy autostradach oraz na obszarach mieszkalnych. Zastosowanie paneli słonecznych w ładowarkach pojazdów elektrycznych pozwala ograniczyć zależność od zasilania sieciowego i zachęca do korzystania z czystej energii. Samodzielne ładowarki solarne są ponadto przystosowane do działania poza siecią poprzez magazynowanie energii słonecznej w akumulatorach, co gwarantuje ciągłość ładowania nawet w nocy lub w pochmurne dni.
3. Energia słoneczna jako źródło energii w urządzeniach do zdalnego monitorowania i komunikacji
Technologia paneli słonecznych okazuje się nieoceniona w dziedzinie zdalnego monitorowania i komunikacji. Czujniki zasilane energią słoneczną oraz systemy fotowoltaiczne (PV) znajdują szerokie zastosowanie w rolnictwie (agrowoltaika), monitorowaniu środowiska i konserwacji infrastruktury, zwłaszcza na obszarach o utrudnionym dostępie do źródeł zasilania lub tam, gdzie sieć energetyczna nie jest w ogóle dostępna. Energia słoneczna jest również wykorzystywana w radiotelefonach ratunkowych i urządzeniach komunikacyjnych, zapewniając ich funkcjonalność podczas przerw w dostawie prądu lub w odległych lokalizacjach.
Co więcej, energia słoneczna jest niezbędna do zasilania urządzeń Internetu rzeczy (IoT), które wymagają stałego dostępu do prądu. Technologia ta jest szczególnie skuteczna w zasilaniu urządzeń IoT w inteligentnych aplikacjach miejskich i systemach zdalnego monitorowania, zapewniając niezawodną i przyjazną dla środowiska alternatywę dla tradycyjnych źródeł zasilania.
4. Sprzęt rekreacyjny zasilany energią słoneczną
Przenośne panele słoneczne są powszechnie stosowane do zasilania lamp, urządzeń GPS i innej małej elektroniki, aby zapewnić niezawodne dostawy energii w odizolowanych lokalizacjach. Firma Garmin, dostawca urządzeń GPS, opracowała na przykład ręczny nawigator GPS zasilany energią słoneczną i wyposażony w akumulator litowo-jonowy. Więcej informacji na ten temat można znaleźć w poniższym filmie.
Miłośnicy wypoczynku na świeżym powietrzu coraz częściej wybierają przenośne głośniki zasilane energią słoneczną. To ekologiczne rozwiązanie pozwala cieszyć się muzyką na zewnątrz bez konieczności korzystania z jednorazowych baterii lub zewnętrznych źródeł zasilania.
5. Energia solarna w budownictwie
Energia słoneczna stanowi istotny element zrównoważonego budownictwa, które zapewnia efektywność energetyczną budynków. Coraz częściej stosowaną opcją są słoneczne ładowarki okienne, które mocuje się do okien i dzięki nim można przechwytywać światło słoneczne i natychmiast zasilać małe urządzenia elektroniczne lub ładować smartfony. W ofercie firmy Fluke znajduje się wiele narzędzi i urządzeń zasilanych energią słoneczną, w tym mierniki natężenia napromienienia, multimetry cyfrowe i wiele innych. Poniżej przedstawiamy film na temat przyrządów niezbędnych w systemach energii słonecznej.
Kolejnym godnym uwagi osiągnięciem w dziedzinie technologii inteligentnych domów jest integracja systemów energii słonecznej, które wykorzystują energię słoneczną do dostarczania energii do oświetlenia, systemów bezpieczeństwa i innych podłączonych do sieci urządzeń gospodarstwa domowego. Systemy te pozwalają na korzystanie z odnawialnych źródeł energii, zmniejszają zależność od sieci elektrycznej i tworzą bardziej zrównoważone i niezależne środowisko życia.
6. Systemy oczyszczania wody zasilane energią słoneczną
Energia słoneczna przydaje się również do uzdatniania wody. System wykorzystuje energię słoneczną do procesów oczyszczania wody, takich jak destylacja lub filtracja. Jest to szczególnie użyteczne w odizolowanych i dotkniętych klęskami żywiołowymi społecznościach z ograniczonym dostępem do czystej wody. Niektóre konstrukcje wyposażone są w ruchome, łatwe w montażu i obsłudze panele słoneczne.
Wyzwania związane z zastosowaniem energii słonecznej w elektronice
Pomimo wielu innowacji, integracja rozwiązań solarnych z elektroniką wiąże się z szeregiem wyzwań. Do głównych utrudnień należą kwestie estetyczne, ograniczenia przestrzenne i wysoka wydajność w warunkach słabego oświetlenia. Aby rozwiązać te problemy, opracowywane są innowacyjne rozwiązania, takie jak miniaturyzacja elektroniki, zminiaturyzowane panele słoneczne i systemy podwójnego zasilania, które łączą ogniwa słoneczne z tradycyjnymi bateriami.
Przyszłość elektroniki zasilanej energią słoneczną
Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie technologii solarnej, w tym pojazdy napędzane energią słoneczną, elastyczne tekstylia solarne i perowskitowe ogniwa słoneczne, rewolucjonizują rynek, zwiększając wydajność oraz ograniczając negatywny wpływ na środowisko. Pomimo istniejących przeszkód, takich jak wysokie koszty początkowe i problemy z wydajnością, wsparcie ze strony ustawodawców oraz przemysłu, a także nieustanne postępy technologiczne sprawiają, że energia słoneczna staje się coraz bardziej popularna. O ile finansowanie i innowacje będą kontynuowane, energia słoneczna stanie się bardziej dostępna, wzmacniając przyjazny dla środowiska przemysł elektroniczny.
