Η επιστήμη εξελίσσεται χάρη στην ολοένα μεγαλύτερη ικανότητά μας να χειριζόμαστε μικροσκοπικά σωματίδια. Έτσι, εξερευνούμε τον άλλοτε άγνωστο και αθέατο νανόκοσμο.
Για αρχή, ο νανόκοσμος είναι αόρατος. Συγκριτικά με το κενό ανάμεσα στις αυλακώσεις των δακτύλων, τα νανοσωματίδια είναι 80.000 φορές μικρότερα. Είναι ορατά μόνο με τα ισχυρότερα ηλεκτρονικά μικροσκόπια. Στον νανόκοσμο είναι δυνατή η διαμόρφωση της ύλης και η τροποποίηση των βασικών ιδιοτήτων της.
Στο πανεπιστήμιο του Τορόντο δημιουργούνται νανοσωματίδια σε ένα εργαστήριο τελευταίας τεχνολογίας. Από μόλυβδο και θείο σε καθορισμένη αναλογία και θερμοκρασία, εκατοντάδες εκατομμύρια νανοσωματίδια συντίθενται ακαριαία.
| Η ηλιακή ενέργεια διεγείρει ήδη την φαντασία των περιβαλλοντολόγων, αλλά και των επιχειρηματιών. Τι θα γινόταν, όμως, αν η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών βελτιωνόταν ριζικά; Ο dr. Edward Sargent, καθηγητής του πανεπιστημίου, πιστεύει ότι η νανοτεχνολογία αποτελεί μονόδρομο. Η εφαρμογή νανοσωματιδίων σε ηλιακές κυψέλες θα αλλάξει τον τρόπο συλλογής ενέργειας. Πολύ σημαντική για την ηλιακή τεχνολογία είναι σχέση απόδοσης-κόστους. Επίσης, αν διαθέταμε μια εύκαμπτη ηλιακή κυψέλη θα αφήναμε τη φαντασία μας να οργιάσει. Φανταστείτε να φορούσατε ρούχα που θα συνέλεγαν την ηλιακή ενέργεια ή θα φόρτιζαν φορητές συσκευές. Φανταστείτε ένα ιστιοφόρο με πανί που θα συνέλεγε ηλιακή ενέργεια. |  Dr. Edward Sargent, πανεπιστήμιο Τορόντο. |
Οι δυνατότητες που προκύπτουν με τις φθηνές, εύκαμπτες ηλιακές κυψέλες υψηλής απόδοσης είναι πραγματικά απεριόριστες.
Ιδανικός σχεδιασμός εύκαμπτου φωτοβολταϊκού με επίστρωση κβαντικών τελειών.
Στο μέλλον τέτοια φωτοβολταϊκά θα μπορούν να προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα,
όπως ευκαμψία, χαμηλό κόστος και μεγαλύτερη απόδοση.
Στο μέλλον τέτοια φωτοβολταϊκά θα μπορούν να προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα,
όπως ευκαμψία, χαμηλό κόστος και μεγαλύτερη απόδοση.
Στην άκρη της αχανούς Αραβικής ερήμου ο Αμπντουλάχ μπιν Αμπντούλ Αζίζ Αλ-Σαούντ, γνωστός και ως Αμπντάλα, μονάρχης της Σαουδικής Αραβίας από το 2005 ως το θάνατό του το 2015, έκτισε με φρενήρεις ρυθμούς. Δημιούργησε μια πνευματική όαση, ένα πανεπιστήμιο, ανάμεσα στους αμμόλοφους. Το συνολικό κόστος ανήλθε σε 12 δισεκατομμύρια δολάρια.
Στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Αμπντάλα, το KAUST όπως είναι γνωστό από τα αρχικά του, η Σαουδική Αραβία καλωσορίζει νέους επισκέπτες. Ο dr. Sargent και η νανοτεχνολογία του ανταποκρίθηκαν στο κάλεσμα της χώρας του πετρελαίου.
Η χώρα αυτή είναι ο μεγαλύτερος εξαγωγέας πετρελαίου στον κόσμο. Αν σκεφτούμε όμως, πόσο ηλιακό φώς βομβαρδίζει την έρημο κάθε μέρα, η δυνατότητα παραγωγής ηλιακής ενέργειας εδώ είναι εκπληκτική.
Ο dr. Mohamed Samaha, ανώτερος αντιπρόεδρος του KAUST, λέει: «Η ηλιακή ενέργεια είναι το παν. Ο πρόεδρος του ΔΣ του KAUST μας έθεσε μια πρόκληση. Θέλει η Σαουδική Αραβία να εξάγει στο μέλλον ηλιακή ενέργεια στην ίδια ποσότητα με εκείνη που εξάγουμε από ορυκτά καύσιμα. Δεν ξέρω πόσο μεγάλη είναι η πρόκληση, αλλά θα είναι δύσκολο».
Ο καθηγητής πρότεινε το σχεδιασμό ενός ηλιακού συλλέκτη, στον οποίο τα νανοσωματίδια θα αυξάνουν την επίδραση του Ήλιου.
Τη δεκαετία του ʼ50 ο κόσμος αναρωτιόταν αν μπορούσαμε να πάμε στη Σελήνη. Κατέστη σαφές ότι δεν υπήρχε κάποιο φυσικό εμπόδιο. Κανένας νόμος της Φυσικής δεν ήταν αποτρεπτικός. Αποτέλεσε τεχνολογική πρόκληση. Δεν είναι κακό το ότι η σημερινή πρόκληση ενθαρρύνεται από ένα εκπληκτικό οικονομικό κίνητρο. Ο ενεργειακός κλάδος αξίζει εννέα τρισεκατομμύρια δολάρια, ο μεγαλύτερος κλάδος της Οικονομίας. Σχεδόν δεν του δίνουμε σημασία, γιατί τον θεωρούμε δεδομένο.
 | Ο dr. Edward Sargent πειραματίζεται με τις κβαντικές τελείες για την ενίσχυση της απόδοσης των φωτοβολταϊκών. Οι κβαντικές τελείες είναι πολύ μικρές συσκευές με διαστάσεις που κυμαίνονται από 1 έως 100nm. Μία κβαντική τελεία μπορεί να περιλαμβάνει από ένα μόνο ηλεκτρόνιο έως χιλιάδες. Η νησίδα των κβαντικών τελειών κατασκευάζεται είτε από μέταλλο είτε από ημιαγωγό. |
Η ηλιακή ενέργεια που φτάνει στη Γη είναι απίστευτη. Κάθε μέρα φτάνει 10.000 φορές περισσότερη ηλιακή ενέργεια από εκείνη που χρησιμοποιούμε σε κάθε τομέα. Με άλλα λόγια, η ηλιακή ενέργεια που φτάνει στη Γη σε μία ώρα ισοδυναμεί σε εκείνη που καταναλώνουμε σε ένα έτος.
Το βασικό «όπλο» της προτεινόμενης ηλιακής νανονεχνολογίας είναι το «ξεκλείδωμα» της ενέργειας σε όλο το βιολογικό φάσμα του Ήλιου.
Ένα κύριο χαρακτηριστικό είναι η δυνατότητα διαμόρφωσης της ύλης. Αν δημιουργήσουμε τρεις διαφορετικές παρτίδες νανοσωματιδίων κάθε μία μπορεί να αντιδρά σε άλλα τμήματα του ηλιακού φάσματος.
Τα υπό επεξεργασία πρωτότυπα ηλιακών κυψελών συνίστανται σε ένα τετράγωνο γυαλί με λεπτά στρώματα νανοσωματιδίων. Με την προσθήκη μικρών ηλεκτροδίων και τη χρήση ακτίνων LASER μετράται το μήκος κύματος και το ρεύμα. Επίσης, μετράται η ικανότητα της κυψέλης να απορροφά ενέργεια από μια βασική αλλά ανεκμετάλλευτη πηγή, την αόρατη υπέρυθρη ακτινοβολία του Ήλιου.
Η μισή ηλιακή ενέργεια απαντάται στις υπέρυθρες συχνότητες και η άλλη μισή στις υπόλοιπες. Η έρευνα επισημαίνει την ανάγκη συλλογής όλης αυτής της ενέργειας, για να προκύψει μια αποδοτική κυψέλη.
Τα πειράματα δείχνουν ότι η νανοτεχνολογία μπορεί να αλλάξει ριζικά τις ηλιακές κυψέλες. Η επόμενη γενιά ηλιακής ενέργειας θα είναι πολύ διαφορετική από τις σημερινές εγκαταστάσεις.
|
Οι ηλιακές κυψέλες κβαντικών τελειών διαφέρουν σημαντικά σε σχέση με άλλες προσεγγίσεις. Οι επιστήμονες επεξεργάζονται μεμονωμένους κρύσταλλους σε κλίμακα νανόμετρου. Έχουν τη δυνατότητα να επεξεργαστούν τον κάθε έναν, να τον επικαλύψουν ή να τον βάψουν.
Στην πόλη του μέλλοντος κάθε κτίριο θα αποτελεί σταθμό παραγωγής ενέργειας. Λόγω του χαμηλότερου κόστους τους τέτοιες ηλιακές κυψέλες θα τοποθετούνται σε όλη την επιφάνεια των κτιρίων. Αν είναι δυνατή η συλλογή ενέργειας από τα πλαϊνά των κτιρίων θα μπορούσαν να τοποθετούνται κι εκεί.
Διαβάστε ακόμα
στην «Ελεύθερη Έρευνα»:
Η τεχνολογία του ελάχιστου
(συνέντευξη του αναπληρωτή καθηγητή
του Ε.Μ.Π., δρ. Κωνσταντίνου Χαριτίδη).
στην «Ελεύθερη Έρευνα»:
Η τεχνολογία του ελάχιστου
(συνέντευξη του αναπληρωτή καθηγητή
του Ε.Μ.Π., δρ. Κωνσταντίνου Χαριτίδη).
