Enerģija

Enerģētika bieži vien ir pirmā lieta, kas nāk prātā, domājot par ilgtspēju. Aizvien lielākais pieprasījums pēc enerģijas visā pasaulē rada nopietnu problēmu ne tikai saistībā ar mums nepieciešamās enerģijas ražošanu, bet arī tās taupīšanu, sadali un uzglabāšanu.

Eiropas enerģētikas nozares pārejai no fosilā kurināmā uz ilgtspējīgu enerģijas ražošanu ir vajadzīgas vairākas tehnoloģiskas inovācijas, sākot no elektroenerģijas ražošanas un beidzot ar elektrotransportlīdzekļiem un mobilajām ierīcēm.

Tas ietver akumulatorus, kas spēj uzkrāt arvien lielāku elektroenerģijas daudzumu, bet vienlaikus ir vieglāki un lētāki, kā arī milzīga zaļās elektroenerģijas daudzuma ražošanu un pārvadi, kam, savukārt, ir vajadzīgi saules enerģijas paneļi un vēja turbīnas ar lielāku lietderības koeficientu. šajā dokumentā mēs pētām nanomateriālu lielo nozīmi šo problēmu risināšanā.

 

Kā tiek izmantoti nanomateriāli un nanotehnoloģijas?

Nanomateriālus izmanto, lai attīstītu esošos atjaunojamās enerģijas veidus un atrastu jaunus enerģijas avotus. Notiek pētījumi par akumulatoru veiktspēju, jo nanomateriāli var pagarināt akumulatoru ekspluatācijas laiku pat tad, ja tos uzglabā ilgāku laiku.

Nanotehnoloģijas var arī samazināt tādu izstrādājumu kā spuldzes enerģijas patēriņu, jo nanopolimēri var palielināt lietderību.

Galvenie materiāli, ko pašlaik pēta enerģētikas jomā, ir grafēna materiāli, kas ir cietāki par tēraudu un dimantu, bet vienlaikus ārkārtīgi viegli un elastīgi, netoksiskas silīcija nanodaļiņas, kas var izstarot gaismu un vadīt enerģiju, un nanoceluloze – organisks savienojums, kas vada elektrību un ir viegls un neelastīgs.

 

Jauns enerģijas avots no nanomateriāliem – termoelementi

Termoelementi ir jauns enerģijas avots, kas izgatavots no oglekļa nanocauruļu elektrodiem, kas savāc zemas temperatūras termisko enerģiju. Oglekļa nanocauruļu īpašību dēļ termoelementi var nepārtraukti ražot elektroenerģiju.

Nākotnē tos varētu izmantot, lai ražotu elektroenerģiju no siltumenerģijas, ko izdala ķīmiskās rūpnīcas, automobiļi un saules elementu parki, lai taupītu enerģiju un izmantotu to ilgtspējīgāk.

 

Vēja un saules enerģijas attīstīšana

Vēja un saules enerģijas strauji augošā popularitāte dod cerību, ka ES un pasaule spēs paātrināt pāreju no fosilā kurināmā. Abu tehnoloģiju izmaksas pēdējo desmitgažu laikā ir samazinājušās, bet to lietderības koeficients ir palielinājies. Nanomateriāliem šajā ziņā ir bijusi liela nozīme, un paredzams, ka turpmākajos gados tie vēl vairāk samazinās izmaksas un palielinās lietderību.

 

Saules enerģija

Pašlaik tirgū dominē saules elementi, ko dēvē arī par fotoelementiem, kuru pamatā ir kristāliskais silīcijs. Lai gan tie var būt ļoti lietderīgi, tiem ir arī daži ierobežojumi. Nanotehnoloģija paver durvis citām tehnoloģijām, piemēram, plānplēves saules elementiem, kuros izmanto nanokristālisko silīciju, vieglajiem krāsvielu saules elementiem, kuros izmanto titāna dioksīda nanodaļiņas, vai saules elementiem uz kvantu punktu bāzes.

Nanodaļiņas var samazināt saules enerģijas paneļu ražošanas un uzstādīšanas izmaksas, padarot to lietošanas uzsākšanu lētāku uzņēmumiem un sabiedrībai.

Attiecībā uz enerģijas uzglabāšanu viena no galvenajām ar saules enerģiju saistītajām problēmām ir pusvadītāja nanostieples, kuras tiek pārbaudītas, ņemot vērā to unikālo fiziskās gaismas absorbciju, kas tām ļauj uzkrāt lielāku enerģijas daudzumu nekā citiem materiāliem.

 

Vēja enerģija

Nanomateriālus var izmantot arī vēja enerģijas lietderības koeficienta uzlabošanai. Piemēram, oglekļa nanocaurules, ko izmanto vēja turbīnu lāpstiņās, padara tās vieglākas un izturīgākas. Savukārt lāpstiņu mazais svars ļauj izgatavot lielākas lāpstiņas un ražot vairāk enerģijas.