Energija
Galvodami apie tvarumą dažnai pirmiausia susimąstome apie energetiką. Visame pasaulyje didėjanti energijos paklausa kelia didelių iššūkių, susijusių ne tik su mums reikalingos energijos gamyba, bet ir jos taupymu, paskirstymu bei kaupimu.
Atsižvelgiant į elektros gamybą elektromobiliams ir mobiliesiems prietaisams, pažymėtina, kad Europos energetikos sektoriaus pertvarka atsisakant iškastinio kuro naudojimo ir pereinant prie tvarios energijos gamybos reikalauja kelių technologinių inovacijų.
šiuo atveju kalbama apie baterijas, kuriose galima kaupti vis didesnį elektros energijos kiekį kartu sumažinant jų svorį ir išlaidas, ir didelio kiekio ekologiškos elektros energijos gamybą ir perdavimą, kuriam reikalingos veiksmingesnės fotovoltinės plokštės ir vėjo jėgainės. šioje dalyje nagrinėjamas svarbus nanomedžiagų vaidmuo bandant išspręsti šiuos uždavinius.
Kaip naudojamos nanomedžiagos ir nanotechnologijos?
Nanomedžiagos naudojamos siekiant sukurti esamus atsinaujinančiųjų išteklių energijos tipus ir rasti naujus energijos šaltinius. Toliau vykdomi baterijų veiksmingumo tyrimai, susiję su nanomedžiagomis, kurios galėtų padėti prailginti jų gyvavimo ciklą net ir tais atvejais, kai jos laikomos ilgesnį laiko tarpą.
Nanotechnologija taip pat gali padėti sumažinti energijos suvartojimą tokiuose gaminiuose kaip lemputės, kuriose nanoinžinerijos būdu sukurti polimerai gali prisidėti prie didesnio veiksmingumo.
Pagrindinės energetikos srities medžiagos, kurios dabar tiriamos, apima grafeno pagrindu pagamintas medžiagas, kurios yra tvirtesnės už plieną ir deimantus ir tuo pat metu yra labai lengvos ir lanksčios; netoksiškas silicio nanodaleles, kurios gali skleisti šviesą ir perduoti energiją, ir nanoceliuliozę, t. y. organinį junginį, kuris yra elektrai laidi medžiaga, lengvas ir standus.
Naujas energijos iš nanomedžiagų šaltinis: termoelementai
Termoelementai yra naujas energijos šaltinis, pagamintas iš anglies nanovamzdelių elektrodų, kuriuose naudojama žemos temperatūros šiluminė energija. Dėl anglies nanovamzdelių savybių termoelementai gali nuolat gaminti elektros energiją.
Ateityje jie gali būti naudojami elektros energijai gaminti iš cheminių gamyklų, automobilių ir saulės elementų išmestos šilumos, siekiant sutaupyti energijos ir ją panaudoti tvariau.
Vėjo ir saulės energijos plėtojimas
Spartus vėjo ir saulės energijos naudojimo didinimas suteikia vilties, kad ES ir pasaulis galės greičiau atsisakyti priklausomybės nuo iškastinio kuro. Išlaidos abiem technologijoms per pastaruosius dešimtmečius sumažėjo, o jų efektyvumas padidėjo. Nanomedžiagos atliko svarbų vaidmenį šioje srityje ir tikimasi, kad jos toliau padės mažinti išlaidas ir didinti našumą artimiausiais metais.
Saulės energija
Dabar rinkoje dominuoja saulės baterijos, kurios dar vadinamos fotovoltiniais elementais, kuriose naudojamas kristalinis silicis. Saulės baterijos gali būti labai efektyvios, tačiau kai kuriais atžvilgiais jos yra ribotos. Nanotechnologijos atveria galimybes kitoms technologijoms, pvz., plonasluoksnėms fotovoltinėms plokštėms, kuriose naudojamas nanokristalinis silicis, plonu dažų sluoksniu padengtos jautrios fotovoltinės plokštės, kuriose naudojamos titano dioksido nanodalelės, arba fotovoltinės plokštės, kuriose naudojami kvantiniai taškai.
Nanodalelės gali padėti sumažinti fotovoltinių plokščių gamybos ir įrengimo išlaidas, todėl įmonėms jos atpigtų, o visuomenė pradėtų jas naudoti.
Atsižvelgiant į energijos kaupimą, kuris yra vienas pagrindinių su saulės energija susijusių uždavinių, pažymėtina, kad atliekami puslaidininkių nanostrypelių bandymai, kadangi jiems būdinga unikali fizinės šviesos sugertis, todėl juose gali būti kaupiamas didesnis energijos kiekis, palyginti su kitomis medžiagomis.
Vėjo energija
Nanomedžiagos taip pat gali būti naudojamos vėjo energijos efektyvumo didinimo tikslais. Pavyzdžiui, dėl vėjo jėgainių mentėse naudojamų anglies nanovamzdelių jos tampa lengvesnės ir tvirtesnės. Lengvas menčių svoris sudaro sąlygas naudoti didesnes mentis, o tai reiškia didesnį pagaminamos energijos kiekį.