Благословията на слънцето ли е това, от което се нуждаем, за да изследваме повече дълбоките морета? Последните изследвания изглежда мислят така, но има предизвикателства.
Океанът, със своите огромни мистерии, скрити в дълбините му, отдавна пленява човешкото любопитство. От древни карти, украсени с дракони и морски чудовища, до съвременни технологии, постигнат е ограничен напредък в разкриването на тайните на наситеното синьо.
Въпреки технологичния напредък до момента, само около пет процента от световните океани са картографирани.
Слънчевата енергия осветява изследването на океана
Скорошно съобщение за пресата разкрива проучване, задълбочено в потенциала на слънчевата енергия за подводни превозни средства за преодоляване на ограниченията на подводното изследване.
Тяхната работа, подробно описана в изследователска статия, публикувана в Nature Photonics, озаглавена „Гмуркане в подводни слънчеви клетки“, ръководена от Джейсън А. Рьор и Андре Тейлър от Департамента по химично и биомолекулярно инженерство, Нюйоркския университет Тандон, хвърля светлина върху предизвикателствата и възможностите в това процъфтяващо поле.
Въпреки че морските технологии като енергията на вълните и приливите са обещаващи, те често зависят от местоположението и им липсва преносимост. Едно изключение е преобразуването на океанската топлинна енергия (OTEC), което използва температурните градиенти между повърхността на морето и по-дълбоките води.
Въпреки това, разчитането на OTEC на специфични модели на гмуркане и ограничената пригодност за тропически и субтропични региони възпрепятстват приложението му за фиксирани подводни устройства.
Слънчевата енергия, от друга страна, предлага повсеместен и мощен източник на енергия, дори под повърхността на океана. Слънчевата светлина, особено в спектъра от зелено до синьо, може да проникне във води до 50 метра дълбочина, осигурявайки достатъчно енергия за работа на основни уреди.
Предизвикателства и решения
Изследователите от NYU Tandon проучват потенциала на слънчевите клетки за подводни приложения, подчертавайки успешните имплементации при захранване на AUV и комуникационни устройства, като същевременно се справят с препятствията.
Едно от основните предизвикателства се крие в дизайна на съществуващата силиконова слънчева технология, която не е подходяща за подводни среди. Освен съдържанието на влага и сол, които са вредни за електрониката като цяло, силиконовите слънчеви клетки са оптимизирани да абсорбират червена и инфрачервена светлина, които не проникват ефективно във водата.
Алтернативни технологии като галиев индиев фосфид (GaInP) и кадмиев телурид (CdTe) са показали по-висока ефективност и потенциал за оптимизация в океански условия. Слънчеви клетки от следващо поколение, като органични и перовскитни слънчеви клетки (OSC и PSC), също се разглеждат.
Друг критичен проблем, с който се сблъскват подводните слънчеви клетки, е биозамразяването – постепенното натрупване на органични вещества, включително микроорганизми и растения, върху клетките. Това натрупване пречи на достъпа на светлина, възпрепятствайки фотоволтаичния процес и ефективността.
Освен това, той засяга самите потопени превозни средства, като увеличава теглото и генерира хидродинамично съпротивление. Предишни експерименти разкриват, че биозамразяването покрива над 50 процента от повърхността само след 30 дни под вода, което сериозно възпрепятства работата на слънчевите клетки.
В своите изследвания екипът също така се справя с практически предизвикателства при проектирането и тестването на подводни слънчеви клетки. Те измислят иновативни решения, като например използването на LED светлини за симулиране на светлинния спектър на различни дълбочини, елиминирайки нуждата от вода по време на тестване.
Тези експерименти показват, че базираните на силиций слънчеви клетки се представят по-добре на плитки дълбочини, докато други видове клетки се оказват по-ефективни под два метра. Изследователите проучват и допълнителни възможности за тестване.
Въпреки че тези специално проектирани подводни слънчеви клетки все още са в ранен етап на развитие, те биха могли да положат основата за новаторски технологии, които да осветят както потенциала на слънчевата енергия, така и енигматичните дълбини на нашите неизследвани океани.
Източник: InterestingEngineering
