Էներգետիկա

Արդյո՞ք լույսը կանջատվի, երբ սպառվեն գազի, նավթի և ածուխի պաշարները։ Էլեկտրաէներգիայի համաշխարհային մատակարարները մինչ այժմ հիմնականում օգտվում են օգտակար հանածոներից։ Սակայն մարդկանց էլեկտրաէներգիայով կարելի է ապահովել նաև վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների միջոցով։ Փորձարարական մոդելավորման շրջանակներում Ֆրաունհոֆերի ինստիտուտի հետազոտողները մի շարք արդյունաբերական ձեռնարկությունների հետ միասին ցույց են տալիս, թե ինչպես է դա տեղի ունենում։

Արեգակնային և քամու էներգիայով, ինչպես նաև բիոգազով աշխատող տասնյակ փոքր էլեկտրական գեներատորներ ինտերնետի միջոցով միացված են մեկ վիրտուալ համակցված էլեկտրակայանի։ Կենտրոնացված կառավարման համակարգը պաշտպանում է էլեկտրաէներգիայի անջատումներից արեգակի լույսի կամ քամու բացակայության պարագայում։ Բացի այդ, այն հոգ է տանում, որ ավելորդային էներգիան կուտակվի և անհրաժեշտության դեպքում կրկին մատակարարվի ցանց։

© Fraunhofer

Վերականգնվող էներգիայի բազմաթիվ աղբյուրներ միասին կազմում են վիրտուալ համակցված էլեկտրակայան

Փայլուն պաստառներ, պատկերներ և էլաստիկ թիթեղներ՝ էլեկտրական լամպերի կամ թարթող նեոնային խողովակների փոխարեն։ Օրգանական լուսադիոդների (կարճ՝ OLED) օգտագործման հնարավորությունները գրեթե անսահման են։ Արդեն այսօր դրանք օգտագործվում են, օրինակ, բջջային հեռախոսների և MP3 նվագարկիչների էկրաններում։ OLED լուսադիոդները կազմված են շատ բարակ կիսահաղորդչային պոլիմերային շերտերից, որոնք ավելի քիչ էներգիա և ավելի ցածր արտադրական ծախսեր են պահանջում, քան սովորական լուսադիոդները։ Դրանք կարող են օգտագործվել նույնիսկ ճկուն մոնիտորներ պատրաստելու համար։

Այդուհանդերձ, OLED-ն ունի կյանքի համեմատաբար կարճ տևողություն։ Դրեզդենում, Պոտսդամում և Մայնցում հետազոտողները աշխատում են OLED լուսադիոդներն ավելի ամուր, դիմացկուն և վառ դարձնելու համար։

Ֆիլմ «OLED - լույս փոքրիկ մոլեկուլներից»

© Fraunhofer

Օրգանական լուսադիոդների (OLED) օգտագործման հնարավորությունները գրեթե անսահման են

2014 թվականի ամռանը Ֆրաունհոֆերի ինստիտուտի հետազոտողները համաշխարհային ռեկորդ են սահմանում արևային էներգիայի համակարգերի բնագավառում։ Նրանց ստեղծած արևային մոդուլի ՕԳԳ-ն հասնում է 36,7%-ի։

Այսպես կոչված խտացուցիչ-մոդուլը բաղկացած է ոսպնյակներից, որոնք կենտրոնացնում են արևի լույսը, և դրանց ներքևում տեղակայված բարձր արդյունավետության արևային մարտկոցներից։ Այս քառակի արևային մարտկոցները կազմված են մի քանի կիսահաղորդչային շերտերից, որոնք կլանում են տարբեր երկարությունների արևային ճառագայթները։ Այսինքն, դրանք օգտագործում են արևի լույսի ավելի լայն սպեկտրը, քան դասական սիլիկոնային արևային մարտկոցները։

© Fraunhofer

Խտացուցիչ-մոդուլներն ամենաարդյունավետն են օգտագործում արևի լույսը

© Fraunhofer

Խտացուցիչ-մոդուլների համար նախատեսված քառակի արևային մարտկոցների արտադրությունը

Էներգիա բոլորի համար։ 150 տարի առաջ դա դեռևս աներևակայելի էր։ Իսկապես, էներգիան երկար հեռավորությունների վրա փոխանցելու համար այն անհրաժեշտ է վերածել էլեկտրական հոսանքի։ Իսկ դրա համար անհրաժեշտ է գեներատոր։ Այդ ժամանակ շատ հետազոտողներ փորձարկումներ էին իրականացնում այնպիսի սարքերի միջոցով, որոնք մագնիսական դաշտում էլեկտրական հաղորդիչի պտտման միջոցով կինետիկ էներգիան վերածում էին էլեկտրական էներգիայի։

Միայն 1866 թ.-ին է հաջողվում ինժեներ Վերներ ֆոն Սիմենսին առաջընթաց գրանցել։ Նրա դինամոէլեկտրական մեքենան աշխատում է «ինքնագրգռման» սկզբունքով։ Այն չի պահանջում արտաքինից հոսանքի առաջնային մատակարարում, քանի որ օգտագործում է էլեկտրամագնիսների մնացորդային մագնիսականությունը։ Դա բավարար է սկզբնական թույլ լարում առաջացնելու համար։ Այս ամենի արդյունքում ստեղծվում է հոսանք, որը շարունակում է մեծացնել մագնիսականությունը։ Արդյունքում հնարավոր է լինում նվազեցնել մեքենայի քաշը 85%-ով, իսկ արժեքը՝ 75%-ով։ Էլեկտրաէներգիայի համատարած մատակարարման հիմքը ստեղծված է։ Սա ընդամենը մեկն է բազմաթիվ նորարարական գաղափարներից, որը հիմք է հանդիսացել Siemens ընկերության համաշխարհային հաջողությունների համար։

© picture alliance / Keystone

Ամենուր, որտեղ մեխանիկական էներգիան վերածվում է էլեկտրաէներգիայի, օգտագործվում են գեներատորներ, բացառություն չեն նաև ժամանակակից էլեկտրակայանները

© picture alliance / Westend61

Վալխենզեե լճի մերձակայքում գտնվող էլեկտրակայանը 1920-ականներին էլեկտրականությամբ էր ապահովում ամբողջ Բավարիան։

Որքա՞ն էներգիա կարող է արտադրել մեկ հողմակայանը։ Դեռևս 1919 թ.-ին հոսանքի հետազոտող Ալբերտ Բետցը հաշվարկում է, որ հնարավոր չէ քամու էներգիայի ավելի քան 59%-ը վերածել օգտագործելի էներգիայի։ Այս ցուցանիշին հնարավորինս մոտենալու համար գյոթինգենցի գիտնականը աէրոդինամիկ խողովակում ուսումնասիրում է տուրբինի թիակների տարբեր պրոֆիլներ։ Արդեն 1930-ական թվականներին նա Կուրտ Բիլաուի հետ միասին մշակում է օպտիմալ թիակներ հողմակայանների համար։