As instalações fotovoltaicas queimam todos os anos, mas quase não existem registros

Dados internacionais sugerem que os incêndios causados ​​por sistemas de energia solar no telhado são raros; no entanto, os Estados Unidos não rastreiam centralmente essas informações e o National Fire Data Center as classifica na categoria "outras".

Imagem: Walmart

Em uma conversa entre a plataforma da American pv magazine e o US National Fire Data Center. Nos EUA, não há informações disponíveis sobre o número de incêndios em sistemas de energia solar, nos telhados ou no solo. O grupo diz que ainda não possui um código, portanto não o acompanha, o que significa que esses eventos se enquadram na categoria "outro". A National Fire Protection Association tem uma página relacionada à segurança da energia solar fotovoltaica.

Mas tenho a sensação de que alguns não consideram esses eventos como "outros" tipos de eventos.

Em 2013, um armazém em Delanco, Nova Jersey, queimou até o chão. Embora houvesse problemas com o abastecimento de água no local, os bombeiros não sabiam ao certo como agir devido aos 7.000 painéis solares instalados no telhado. Esse evento influenciou a definição dos requisitos atuais do Código Elétrico Nacional que preveem o desligamento automático no nível do módulo, para proteger o equipamento de resposta imediata contra o risco de fluxo de eletricidade, mesmo que os principais interruptores elétricos do local tenham sido fora

A Comissão Japonesa de Pesquisa em Segurança do Consumidor relatou recentemente 127 problemas solares no telhado, "incluindo incêndios", que ocorreram durante um período de dez anos que terminou em novembro de 2017. Desses, treze causaram incêndios de de um módulo ou cabo, e sete deles estendidos até o teto, mas os sete incluíam módulos fixados diretamente na estrutura (telhas solares?). Em outubro de 2018, havia 2,4 milhões de casas com energia solar nos telhados do Japão.

Os estudos do grupo alemão Fraunhofer ISE indicam que existem mais de 1,4 milhão de instalações de energia solar no país. Desde a data de publicação, em 1º de fevereiro de 2019 e por 20 anos, aproximadamente 350 sistemas de energia solar queimaram, 0,006%, de acordo com Fraunhofer. Verificou-se que o sistema solar foi o culpado em 120 desses casos, com graves danos em 75 casos - e perda total de edifícios em 10 casos.

Considerando que os EUA eles têm cerca de 2 milhões de sistemas solares instalados, os dados anteriores são bastante comparáveis.

O Laboratório Nacional de Energia Renovável dos Estados Unidos (NREL) analisou os padrões globais para incêndios relacionados à energia solar e apontou os desafios a serem enfrentados.

A maioria das investigações indica que falhas no equipamento são ainda mais raras que os próprios incêndios. Apertar as conexões é o desafio número um, pois as conexões soltas podem causar faíscas que atearam fogo a objetos próximos.

A análise dos incêndios de armazenamento de energia na Coréia do Sul também constatou que os 23 incêndios inspecionados estavam todos relacionados à instalação e design, e não a equipamentos. Além disso, no confronto entre Walmart e Tesla, é mencionada acima de tudo a qualidade dos trabalhos de instalação e manutenção, e não o hardware, embora tenham sido destacados os módulos solares com pontos de acesso.

E, embora não fosse um sistema de cobertura, recentemente ocorreu um incêndio quando um pássaro "colidiu com um par de fios, criando um circuito elétrico e uma chuva de faíscas" e queimando 1.127 acres que causaram danos no valor de 8 a 9 milhões de dólares em uma usina de energia solar de 250 MW, fechando temporariamente 84% das instalações.

Tesla oferece aluguel de sistemas fotovoltaicos por US$ 50 / mês

Elon Musk está tentando quase tudo para relançar o negócio solar de Tesla.

Imagem: Tesla

No início desta década, o modelo Solar Lease, ou seja, o arrendamento de superfícies para sistemas fotovoltaicos em telhados de propriedade de empresas especializadas, mudou completamente o mercado solar residencial dos EUA. UU.

Os contratos de arrendamento e compra de energia permitiram que empresas como Sunrun, SolarCity, Vivint e Sungevity forneçam energia solar para grandes massas de proprietários de casas, de maneira a eliminar o problema de grandes custos iniciais do projeto e condições difíceis de financiamento. associado à compra de uma instalação de até US$ 30.000. Esse modelo rapidamente se tornou o modelo de negócios dominante

Mas, à medida que os empréstimos se tornaram mais sofisticados e a Tesla viu sua subsidiária SolarCity se afastar de suas agressivas vendas e crescimento, esse segmento se contraiu. Atualmente, o espaço possui várias empresas de sucesso, mas a maior parte da energia solar residencial é vendida por meio de empréstimos e compras diretas, e os líderes de mercado Sunrun e Vivint são afetados pelo aumento dos custos de aquisição de clientes.

Como sempre, Tesla está traçando seu próprio caminho. Em uma série de tweets publicados na manhã de domingo, Elon Musk revelou uma nova estratégia: oferecer sistemas fotovoltaicos para alugar. A empresa oferece aos proprietários instalações com preços entre US$ 50 e US$ 195 por mês, para sistemas que variam de 3,8 kW a 11,4 kW de energia.

No Twitter, Musk tem sido muito otimista com a capacidade da oferta de permitir que os clientes economizem dinheiro, estimando que isso os economize cerca de US$ 500 por ano.

A opção de aluguel elimina qualquer contrato de longo prazo, mas introduz um custo adicional de US$ 1.500 para desinstalar o sistema no final do período de locação. O que pode explicar por que outras empresas ainda não tentaram essa opção: um sistema fotovoltaico é um elemento semi-permanente e não é exatamente fácil removê-lo depois de instalado.

Atualmente, esse tipo de aluguel só pode ser feito nas áreas de serviço de 20 empresas de eletricidade em seis estados dos EUA. UU., E a bateria Powerwall não está disponível no contrato de locação.

O lançamento desta oferta ocorre imediatamente após a decisão da Tesla de vender energia solar por meio de seu site e, como a opção de aluguel, a opção de compra on-line mostra economias substanciais ao eliminar vendas e muitos tipos de custos de transação E embora a Tesla forneça uma calculadora para mostrar a economia do cliente, resta ver se a economia de custos e a facilidade de transação por si só permitirão que essas opções alterem a participação da Tesla no mercado solar residencial.

No segundo trimestre de 2019, a Tesla instalou apenas 29 MW de energia solar, uma fração de sua participação no mercado quando a SolarCity sozinha foi responsável por aproximadamente um terço do mercado solar residencial dos EUA. UU.

"Propriedades novas e estranhas" aumentam o armazenamento de energia

Os cientistas do MIT desenvolveram um tipo de eletrólito líquido com propriedades que, segundo eles, poderiam abrir novas possibilidades para melhorar o desempenho e a estabilidade das baterias e supercapacitores de lítio.

Xianwen Mao / MIT

"Este trabalho de prova de conceito representa um novo paradigma para o armazenamento de energia eletroquímica", pode ser lido em um artigo publicado esta semana na Nature Materials por cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).

Os autores do artigo desenvolveram um novo tipo de eletrólito líquido que, segundo eles, poderia melhorar significativamente o desempenho de baterias e supercapacitores de íon de lítio, que são usados ​​em alguns casos para melhorar o desempenho e prolongar a vida útil do as baterias

O eletrólito é baseado em uma classe de materiais conhecidos como líquidos iônicos, que o MIT descreveu como "sais essencialmente líquidos". Os cientistas adicionaram um composto que se dizia ser semelhante a um surfactante que seria usado para dispersar um derramamento de óleo no líquido, e descobriram que ele produzia "novas e estranhas propriedades" no líquido que poderiam ter várias aplicações para armazenamento de energia e outras. indústrias.

Melhor desempenho

Os pesquisadores descobriram que a densidade de energia do material excedeu a de muitos outros eletrólitos e permaneceu altamente viscosa mesmo em altas temperaturas, contribuindo para maior segurança e estabilidade. T. Alan Hatton, professor de engenharia química do MIT, explicou que foi graças à maneira como as moléculas foram montadas em uma estrutura altamente ordenada quando entraram em contato com outro material, como um eletrodo.

A estrutura ordenada, de acordo com o MIT, ajudou a evitar um problema conhecido como overscreening , onde uma distribuição mais dispersa de íons na superfície do eletrodo ou uma camada mais espessa de íons afeta negativamente a eficiência do armazenamento de energia.

As aplicações prováveis ​​da tecnologia incluem armazenamento de energia em alta temperatura, e os pesquisadores apontam que seu eletrólito funcionou ainda melhor em altas temperaturas e era mais seguro e menos inflamável do que outros usados ​​em baterias de lítio e supercapacitores. Os pesquisadores também especularam que seu eletrólito poderia aumentar a densidade de energia quatro ou cinco vezes, o que poderia até permitir a substituição de baterias em veículos elétricos, armazenamento estacionário e eletrônicos de consumo.

Mais por vir

A equipe agora trabalhará em outros compostos que estejam em conformidade com a nova classe de materiais, que eles chamam de líquidos iônicos de superfície ativos: SAIL.

"As possibilidades são quase ilimitadas", disse o pesquisador do MIT Xianwen Mao, principal autor do artigo. “Pode levar alguns meses ou anos”, disse ele, “mas trabalhar em uma nova classe de materiais é muito empolgante. Existem muitas possibilidades de otimização adicional. ”

Costurando a teia do futuro

Cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA UU. Eles desenvolveram a visão de uma rede descentralizada de energia renovável. Seu projeto, Autonomous Energy Grids, visa dar uma olhada geral nas soluções que impulsionarão essa rede do futuro e preencher as lacunas que aparecem entre elas.

NREL

Redes de energia autônoma (AEG) é o nome de um projeto do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA (NREL). UU. Foi criado para visualizar a rede elétrica do futuro, onde a produção de muitas fontes de energia descentralizadas é gerenciada simultaneamente para garantir um fornecimento seguro e constante de energia.

O conceito se concentra no uso de tecnologias inteligentes e comunicação autônoma, com base em uma série de micro-redes interconectadas, que se comunicam e usam algoritmos para encontrar continuamente a melhor condição operacional em resposta à demanda, disponibilidade de energia e preço.

"A futura rede será muito mais distribuída, complexa demais para controlar com as técnicas e tecnologias atuais", disse Benjamin Kroposki, diretor do NREL Power Systems Engineering Center. "Precisamos de uma maneira de chegar lá, de alcançar o potencial de todas essas novas tecnologias que estão integradas ao sistema de energia".

Refinando a teoria

Os pesquisadores dizem que o projeto atualmente é principalmente teórico, com aplicações provavelmente a mais de 10 anos. O projeto começou com um grupo de cientistas que procuravam desenvolver métodos de controle e otimização em tempo real para sistemas de energia individuais, e tornou-se a ideia de que esses sistemas de energia individuais, ou "células", se comunicam para formar um sistema que cobre toda a rede.

"A novidade da nossa solução é que resolvemos um problema com duas faces", explicou Kroposki. “Primeiro, devido ao grande número de dispositivos, não podemos usar o controle central, mas devemos distribuir o problema de otimização. O outro problema é que temos condições que variam com o tempo e, portanto, a otimização muda a cada segundo e deve ser resolvida em tempo real.”

Atualmente, os pesquisadores estão simulando redes autônomas que consistem em centenas de células diferentes que operam em uníssono, mas acreditam que isso deve ser drasticamente expandido para representar uma solução de rede unificada: a área da Baía da Califórnia, por exemplo, já tem mais de 20 milhões de pontos de controle. "Algoritmos de resolução são necessários a cada segundo", explica Jennifer King, pesquisadora do NREL. "Tentar decidir o destino de um milhão de coisas, segundo a segundo, é onde entra o desafio".

Aplicação no mundo real

O próximo desafio está na aplicação desses algoritmos às condições do mundo real, onde as coisas nem sempre funcionam sem problemas e atrasos e danos devem ser levados em consideração com frequência. Organizar a infraestrutura e garantir sua segurança representará outro desafio importante.

Os pesquisadores publicaram vários documentos que abordam diferentes áreas como parte do momento das redes autônomas, e a NREL observa que a Siemens e a empresa de baterias Eaton estão participando de seus trabalhos, e que uma cooperativa de energia no Colorado está atualmente implementando técnicas de controle com base nesses esforços.

“Há muitas pessoas trabalhando em pequenos aspectos do projeto. [...] a vemos como uma visão ampla”, diz Kroposki. "Provavelmente será visto que as primeiras redes desse tipo aparecerão de baixo para cima, começando com hospitais, campi e comunidades".

Aprendizado de máquina e dados de satélite para projetar energia solar em telhados

Os pesquisadores criaram uma ferramenta para usar imagens econômicas de satélite - como o Google Maps - para criar automaticamente projetos solares com uma taxa de precisão de 91%.

KIUC

Parece um romance com conteúdo solar e toques de punk: o autor envolve a equipe da Coalizão Limpa para que, usando mapas da rede elétrica, encontre as áreas com localização estratégica de energia solar e armazenamento das cidades, levando em conta os mais de 1.600 superalimentadores de Tesla e todos aqueles que têm energia solar e armazenamento em suas casas. Em alguma porcentagem, nessa rede super distribuída, ganharemos resiliência. Para chegar lá, você precisa de paciência e ferramentas inteligentes.

Pesquisadores da Universidade de Massachusetts, campus de Amherst, criaram uma ferramenta de software chamada DeepRoof, que eles afirmam ter atingido uma "taxa verdadeiramente positiva" de 91,1% na identificação do potencial de energia solar do telhado, enquanto usa dados de satélite amplamente disponíveis (e baratos) de ferramentas como o Google Earth. Seu objetivo no Deep Roof: uma abordagem orientada a dados para estimativa de potencial solar O uso de imagens no telhado é fazer uma lista de endereços (ou coordenadas GPS) para calcular o potencial de energia solar de diferentes locais.

Os pesquisadores usaram o aprendizado de máquina ou o aprendizado de máquina para identificar automaticamente estruturas como edifícios e árvores que poderiam sombrear, mas descobriram que a maioria dessas ferramentas usava o LIDAR - uma tecnologia de mapeamento aéreo baseada em laser para determinar a geometria do telhado, portanto Como a sombra de objetos próximos. Infelizmente, a compilação de dados do LIDAR é cara, pois são necessários aviões. O Google Solar Roof Project foi considerado uma ferramenta de alta qualidade baseada no LIDAR para esse tipo de trabalho - mas é limitado às grandes cidades dos Estados Unidos e às regiões mais populosas.

O primeiro passo do grupo é a Segmentação do terreno, na qual é determinado - no nível de pixel - se há uma estrutura, sombras ou telhados. Os pesquisadores observaram que a identificação de objetos em uma imagem em nível de pixel, o que é conhecido como segmentação semântica, e é um problema de visão computacional bem pesquisado, no qual abordagens recentes de "aprendizado profundo" superaram as técnicas anterior com base na visão.

O software examinará os formulários e endereços individuais, na parte Estimativa da topologia do processo. Os pesquisadores verificaram que os contornos de uma propriedade construída podem ser facilmente obtidos no OpenStreetMap, bem como em todos os edifícios em uma área específica, se o endereço for conhecido. Em seguida, combinam-no com conjuntos de dados imobiliários e com as diretrizes da Agência Federal de Emergência para fornecer uma estimativa razoável da altura e inclinação do telhado.

Em seguida, usando os dados de radiação solar disponíveis ao público, eles combinam as formas dos edifícios determinados acima, com o que chamam de algoritmo “ganancioso” (ganancioso, em inglês) e calculam o número total de painéis que cabem no telhado Isso facilita a determinação automática da capacidade de instalação multiplicando o número total de painéis pela potência nominal de saída por painel.

O grupo compara seus modelos com os resultados do Projeto Sunroof mencionados acima, bem como com outras ferramentas no mercado (UNet e MaskRCNNN, na imagem anterior) para determinar a confiabilidade das previsões de seu modelo. Eles descobriram que seus resultados eram pelo menos comparáveis ​​e geralmente um pouco melhores do que essas ferramentas.

Os pesquisadores também pediram a dois especialistas em energia solar que classificassem seus modelos individualmente e respondessem a duas perguntas: (i) Como a DeepRoof estimou o potencial solar de cada segmento de telhado plano? (ii) Há lugares no telhado que nossa abordagem não identificou como possíveis lugares onde especialistas considerariam instalar painéis solares?

No geral, os dois especialistas classificaram mais de 8 a 22 dos 30 domicílios. Para essas casas, o DeepRoof previu a orientação correta, bem como a sombra das árvores próximas para estimar o potencial solar. Para casas que receberam uma classificação abaixo de 8, na maioria dos casos, o DeepRoof não conseguiu identificar as árvores ao redor.

Agrovoltaica é boa para agricultura e eficiência de painéis

Uma equipe de pesquisa dos EUA UU. Ele descobriu que os locais mais eficientes para a combinação de agricultura e energia solar incluem a América Ocidental, o sul da África e o Oriente Médio. Os pesquisadores também afirmam que terras agrícolas, prados e áreas úmidas são os melhores ambientes para projetos fotovoltaicos ligados à agricultura. As condições corretas para essas culturas são ideais para melhorar a eficiência dos painéis.

Imagem: Bru-No, pixabay

A combinação de geração de energia solar e agricultura oferece não apenas uma solução para encontrar superfícies para projetos fotovoltaicos em países como a Holanda ou o Japão, onde o consumo de terra está se tornando um problema, mas também pode melhorar alguns tipos atividades agrícolas, além de oferecer melhor eficiência energética de usinas solares.

Essa foi a conclusão de um estudo realizado por pesquisadores da Oregon State University, nos EUA. UU., Publicado na Nature.

Os autores do estudo afirmam que as regiões mais adequadas para projetos “agrovoltaicos” estão na América Ocidental, no sul da África e no Oriente Médio. Eles chegaram a essa conclusão aplicando um modelo para a eficiência do painel solar que inclui a influência dos microclimas. O modelo foi aplicado a conjuntos de dados globais de microclima.

O modelo também permitiu que os cientistas identificassem os três melhores tipos de terra para o potencial da agrovoltaica como terras agrícolas, prados e áreas úmidas. Esses ambientes também oferecem as melhores condições para melhorar o desempenho dos módulos solares, como altos níveis de sol, ventos fracos, temperaturas moderadas e baixa umidade.

"Essas são as mesmas condições que são melhores para as culturas agrícolas e a vegetação mostrou-se mais eficiente no uso da água disponível em condições mésicas [moderadamente regadas] onde a demanda por evaporação atmosférica é equilibrada pelo suprimento de chuvas" , afirmam no documento.

Benefícios mútuos

Segundo eles, além disso, a energia fotovoltaica não é o único beneficiário da localização conjunta de projetos solares e atividades agrícolas. "As colheitas podem ser feitas na sombra intermitente projetada por painéis fotovoltaicos em sistemas agrovolta", diz o estudo. "A sombra não diminui necessariamente a produção agrícola".

O estudo também foi baseado em dados de produção de energia de testes de campo conduzidos pela fabricante americana de carros elétricos Tesla em cinco locais de agrovolta no Oregon. Os cientistas descobriram que o aloe vera, tomate, milho de biogás, gramíneas e alface foram cultivados com sucesso nessas experiências.

“Algumas variedades de alface produzem rendimentos mais altos na sombra do que sob a luz do sol; outras variedades produzem essencialmente o mesmo rendimento sob um céu aberto e sob painéis fotovoltaicos ”, disseram os pesquisadores, acrescentando que os painéis fotovoltaicos semitransparentes podem abrir novas oportunidades de produção agrícola.

"Se menos de 1% das terras agrícolas fossem convertidas em painéis solares, seria suficiente para atender à demanda global de eletricidade", disseram os cientistas.

Remova o hidrogênio para obter melhor desempenho da bateria

Cientistas da Universidade de Santa Barbara, na Califórnia, descobriram, enquanto trabalhavam com baterias de íon sódio, que a presença involuntária de hidrogênio é a raiz de muitos defeitos da tecnologia em termos de degradação e perda de desempenho. Ao impedir que o hidrogênio acesse materiais durante a produção, as baterias de íons de sódio podem atingir níveis de desempenho comparáveis ​​aos de seus equivalentes de íons de lítio.

Potência do RCT

À medida que a fabricação de baterias de íon-lítio continua a crescer exponencialmente, os problemas em potencial com o fornecimento de materiais, como o lítio, estão se tornando cada vez mais importantes.

E embora a reciclagem provavelmente reduza o impacto de uma possível escassez, as baterias feitas de materiais mais abundantes podem ser mais baratas e mais ecológicas.

A substituição do lítio pelo sódio é uma opção frequente entre muitos pesquisadores. E, embora tentativas de comercializar essa tecnologia estejam em andamento, as baterias de sódio tendem a se degradar e perder sua capacidade ainda mais rapidamente do que as tecnologias de lítio. Como a tecnologia de íons de lítio já apresenta um problema de degradação e perda de desempenho, pode ser difícil mudar para uma química conhecida para obter níveis de degradação ainda mais rápidos.

Em um novo artigo publicado na revista Chemistry of Materials, cientistas da Universidade da Califórnia em Santa Barbara (UCSB) acreditam que grande parte da degradação do óxido de sódio e manganês, um material catódico comum, é causada pela presença de hidrogênio nos materiais.

Eles também teorizam que mecanismos semelhantes podem afetar adversamente o desempenho das baterias de íon-lítio, embora sejam necessárias mais pesquisas para comprová-lo.

Como o elemento mais abundante no universo conhecido, o hidrogênio pode penetrar nos materiais em muitos estágios de fabricação e seus efeitos em vários materiais usados ​​em energia renovável são uma importante área de pesquisa. Os cálculos do UCSB mostram que a presença de hidrogênio na camada de óxido de manganês reduz a quantidade de energia necessária para que os átomos de manganês se quebrem e se dissolvam.

"Os átomos de hidrogênio e o hidrogênio muito pequenos e reativos são um contaminante comum nos materiais", disse Chris Van de Walle, cientista da computação da Universidade da Califórnia em Santa Barbara. "Agora que seu impacto negativo é conhecido, medidas podem ser tomadas na fabricação e encapsulamento de baterias para eliminar a incorporação de hidrogênio, o que deve levar a um melhor desempenho".

Os custos de fabricação de células solares III-V continuam caindo

Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA UU. relatórios sobre novos avanços na redução do custo das células solares III-V. Os cientistas refinaram sua tecnologia D-HVPE 'nova e com 50 anos de idade' para aumentar o rendimento de células solares de arseneto de gálio por um fator superior a 20. O desenvolvimento é um passo potencial para reduzir o custo de As células solares são incrivelmente eficientes para fins cotidianos.

Dennis Schroeder / NREL

O arseneto de gálio (GaAs) e outros materiais III-V, nomeados de acordo com os grupos aos quais pertencem na tabela periódica, estão entre os mais conhecidos em termos de potencial de eficiência para células solares. Mas o custo até agora os limitou a aplicações que alimentam satélites e drones.

No ano passado, cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) nos Estados Unidos começaram a trabalhar com um processo chamado epitaxia dinâmica em fase de vapor de hidreto (D-HVPE), que muitos na comunidade de P&D solar eles consideram obsoletos e ineficientes e descobriram que isso poderia reduzir bastante o tempo de produção das células, reduzindo significativamente os custos. De acordo com Kelsey Horowitz, do NREL Strategic Energy Analysis Center, com mais otimizações para o processo e as economias de escala, o custo de produção de células solares III-V atualmente pode cair entre US $ 0,20 e US $ 0,80 / W.

O NREL publicou os detalhes da primeira dessas otimizações. Em um artigo publicado na Nature Communications , os cientistas relatam uma taxa de crescimento aprimorada para uma camada base de cerca de 23 segundos, em comparação com mais de oito minutos no processo anterior. "Se pudermos reduzir custos, isso abriria muitos mercados onde esses dispositivos seriam úteis", disse Aaron Ptak, cientista sênior da NREL. "Em qualquer lugar que você precise de um dispositivo de alta eficiência, fino, leve e flexível, como estojos de carregamento eletrônico, veículos elétricos, sistemas fotovoltaicos embutidos em prédios, telhados, drones".

Mais de 29% de eficiência

O processo D-HVPE já produziu células com 25% de eficiência. A equipe da NREL espera atingir 27% usando seu design e diz que as maiores eficiências já alcançadas com taxas de crescimento muito mais lentas não devem estar fora de alcance. "Fundamentalmente, não vemos nenhuma razão pela qual não possamos alcançar eficiências de MOVPE superiores a 29%", disse o co-autor do documento Kevin Schulte, referindo-se ao processo de epitaxia na fase de vapor orgânico metálico. "Existem alguns obstáculos técnicos que precisamos eliminar para chegar lá, mas estamos trabalhando neles."

A equipe usou o D-HVPE para cultivar camadas de GaAs a uma taxa de até 320 micrômetros por hora e 206 micrômetros por hora para fosfeto de índio-gálio, usado como uma camada passivadora nas células GaAs e como uma camada absorvente de GaAs. luz Os pesquisadores da NREL também disseram que o processo elimina muitos dos materiais caros necessários na produção do MOVPE.

"O que prometemos é a mesma eficiência do dispositivo, a mesma qualidade do material, mas a um custo muito baixo", acrescentou Ptak. "As altas taxas de crescimento que levam ao alto desempenho são uma das maneiras pelas quais vamos reduzir custos".

Ganhos marginais nos sistemas de Grampos de Cabos

A inovação de produtos da empresa de equipamentos de gerenciamento de cabos FCM AG oferece novas vantagens para atender às necessidades dos EPCs.

Imagem: Fränkische Cable Management AG

Em uma circunstância única, um prestador de serviços de engenharia, aquisição e construção (EPC) se aproximou da Fränkische Cable Management AG (FCM AG), um fabricante de equipamentos de gerenciamento de cabos, com alguns desafios enfrentados por soluções de cabos de aço. O EPC disse que os cabos de aço são bastante caros e um pouco arcaicos. A FCM AG construiu uma solução especializada em suspensão de cabos de plástico para atender às necessidades do desenvolvedor de energia solar.

“O novo suporte para cabos é apenas uma pequena parte da instalação geral da usina solar”, diz Jonny Billeter, diretor da FCM AG. “No entanto, é de relevância relevante para a operação confiável da usina de energia, oferecendo um potencial essencial de economia de custos.”

Como a energia fotovoltaica saiu de seu berço e amadureceu em um mercado competitivo, algumas coisas produziram efeitos distintos no mercado. Primeiro, a corrida para o fundo pelo menor custo nivelado de energia tornou-se seriamente prejudicial. As propostas premiadas em pouco mais de US$ 0,02 / kWh dificilmente conseguem levantar as sobrancelhas, já que tanto os EUA quanto o Brasil alegaram quebrar a barreira mágica de dois centavos. Com os preços em queda, ganhos marginais aqui e ali poderiam eventualmente ganhar ou perder uma rodada de propostas.

Quando os sistemas não são refinanciados usando tarifas fixas nas licitações, eles são provavelmente desenvolvidos fora dos esquemas de subsídios nos contratos de compra de energia (PPAs). Aqui surge um novo desafio. Com subsídios governamentais de taxa fixa, os tempos de retorno estão na margem de dez anos. No entanto, os parques solares apoiados pelo PPA devem funcionar sem problemas, produzindo de 20 a 30 anos para pagar a conta e gerar lucro. O cálculo livre de subsídios somente é quadrado se não houver interrupções e tempo de inatividade. A confiabilidade tornou-se uma questão primordial, mais do que nunca.

O EPC que se aproxima da FCM AG foi desafiado pelos suportes de cabo de aço e tem uma limitação de projeto que não pode ser corrigida. O aço, comparado ao plástico, é um material bastante pesado. Os ganchos de plástico pesam apenas 200g por peça, o que permite que os trabalhadores no campo levem cerca de 50 peças por "corrida". Graças ao peso reduzido e ao design da alternativa plástica da FCM AG, os custos de instalação associados à instalação do cabide podem ser reduzidos em cerca de 35%, de acordo com a empresa.

A FCM AG tem 200.000 peças instaladas desse novo tipo de fixação de cabos de plástico em uma fatia do complexo Benban Solar, um sistema composto por 300.000 módulos solares no Egito. O suporte do cabo com uma distância de montagem recomendada de aproximadamente 1000 mm a 1500 mm é fácil de transportar ao longo das linhas de cabo e de instalar a intervalos regulares.

Essa vantagem marginal começa a se materializar em uma redução nos custos de instalação. O peso reduzido também significa que o transporte e o transporte no local do equipamento vêm em um ponto de preço mais baixo.

Outro aspecto importante é que o Suporte de Cabo FCM AG assegura uma distância fixa entre os cabos de dados e de energia / tronco de 150mm para evitar interferência mútua. Manter uma distância entre o cabo de alimentação e a conexão de dados pode se tornar mais importante do que se pensaria inicialmente. Cabos correndo ao longo das mesas e conectando cordas emitem um campo eletromagnético significativo. Se um cabo de dados para monitoramento e otimização da planta for colocado nas proximidades imediatas do cabo de alimentação, a indutividade pode perturbar o sinal e levar a uma transmissão de dados falsa ou interrompida.

Além da economia criada pelo fácil design do clipe e, o uso de plástico oferece outra gama de vantagens para ajudar a garantir uma operação da fábrica sem falhas por um período de 20 anos ou mais. Não só os ganchos duram por um longo período, graças ao moderno composto de poliamida PA6 / PA66, mas os próprios cabos apresentam menor risco de atrito contra o metal puro. A fricção da cobertura de plástico dos cabos contra ganchos de metal pode, em algumas circunstâncias, desgastar prematuramente o alojamento de plástico do cabo; um processo que é provável que aconteça a uma taxa muito mais lenta se as caixas de plástico se esfregarem nos ganchos de plástico.

Esta solução inovadora fornece uma resistência ao intemperismo de alta qualidade e estabilidade UV de até 30 anos. A instalação rápida e fácil do produto universalmente adequado, seu baixo peso e resistência à corrosão em áreas marítimas, são aspectos convincentes para o futuro do suporte do cabo.

Miasolé atinge 20,56% de eficiência com tecnologia flexível CIGS

A Miasolé, subsidiária da Hanergy, com sede na Califórnia, quebrou seu próprio recorde interno de eficiência de células de filme fino, superando a marca de 20%. A eficiência de 20,56% em um substrato flexível foi confirmada pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA.

Em janeiro, a Solliance incluiu a tecnologia CIGS da Miasole em uma célula em tandem com perovskita que alcançou 21,5% de eficiência. Imagem: Solliance

O fabricante de filmes finos Miasolé quebrou seu próprio recorde de eficiência CIGS, alcançando 20,56% com uma célula solar CIGS depositada em um substrato de folha de aço inoxidável.

O dispositivo mediu 0,86 cm² e foi produzido na linha de produção piloto da Miasolé na Califórnia. Recentemente, a empresa estabeleceu um novo recorde para um módulo CIGS de grande área flexível em 17,44% . A empresa diz que sua mais recente conquista é o resultado de melhorias no processo, observando que a eficiência de célula mini equivalente para o módulo de área grande é de 19,8%.

De acordo com Miasolé, a célula foi produzida usando processos que são diretamente transferíveis para fabricação de alto volume. O diretor de tecnologia da empresa, Atiye Bayman, disse à revista pvque a Miasolé faz seu desenvolvimento na linha de produção, e que mini-células como essa são importantes para mostrar melhorias no nível do diodo, na junção ou na camada de absorção.

Bayman prossegue explicando que aumentar de 0,86 cm² para uma célula de tamanho total de 136 cm², provavelmente significaria uma perda de eficiência de 1-1,5% devido a não-uniformidade e micro-shunt, com outra perda de cerca de 0,5% vindo de célula para módulo. Ele também observa que as medições de terceiros incluem estabilização de luz, o que pode impactar ainda mais a eficiência em 1-2%, e não é o caso das medições de mini célula.

Miasolé relata que a eficiência estabilizada de luz atual de sua linha de produção piloto na Califórnia é de 17,1%, enquanto sua fábrica na China, que opera uma versão mais antiga da receita, tem uma eficiência média de produção de 16,2%.

Uma camada de átomos para "libertar os elétrons"

Cientistas da Universidade do Kansas dizem que adicionar uma camada de dissulfeto de molibdênio semicondutor bidimensional pode melhorar muito o desempenho de células solares orgânicas. A pesquisa também poderia informar os esforços para projetar a interface entre camadas em células orgânicas híbridas.

A pós-graduanda Tika Kafle, à direita, trabalha com espectroscopia de fotoemissão resolvida no tempo. Imagem: Cody Howard / Universidade do Kansas

Uma equipe de cientistas da Universidade do Kansas descobriu que combinar a ftalocianina de zinco semicondutora orgânica com uma única camada de átomos de dissulfeto de molibdênio pode melhorar muito o desempenho do material como uma célula solar.

Usando equipamentos de espectroscopia de fotoemissão, a equipe foi capaz de observar o comportamento dos elétrons no material. Isso levou a várias descobertas sobre a interface entre os dois materiais que, segundo os pesquisadores, poderiam determinar novas direções para a pesquisa de células solares orgânicas e semicondutores bidimensionais.

"Uma das suposições predominantes é que elétrons livres podem ser gerados a partir da interface, desde que os elétrons possam ser transferidos de um material para outro em um período relativamente curto de tempo - menos de um trilionésimo de segundo", disse Wai-Lun Chan. professor associado de física e astronomia na Universidade do Kansas. “No entanto, meus alunos de pós-graduação e eu descobrimos que a presença da transferência eletrônica ultra-rápida em si não é suficiente para garantir a geração de elétrons livres da absorção de luz. Isso porque os 'buracos' podem impedir que os elétrons se afastem da interface. Se o elétron pode estar livre dessa força de ligação depende da paisagem energética local perto da interface. ”

Jornadas eletrônicas de rastreamento

Os experimentos estão descritos no artigo Efeito do Cenário Energético Interfacial na Geração de Carga Fotodinâmica na Interface ZnPc / MoS 2 , publicado no Journal of the American Chemical Society . A equipe usou um pulso de laser com duração de 10 -14 (dez quadrilésimos de segundo) para colocar elétrons em movimento e, em seguida, um segundo pulso para expulsar os elétrons da amostra.

Isso permitiu aos cientistas calcular a jornada dos elétrons após o primeiro pulso de laser e sua posição em relação à interface.

Os pesquisadores dizem que suas descobertas permitirão que novas pesquisas desenvolvam princípios para o projeto de células fotovoltaicas orgânicas híbridas. "Essas medidas detalhadas nos permitiram reconstruir a trajetória do elétron e determinar as condições que permitem a geração efetiva de elétrons livres", disse Hui Zhao, professor de física e astronomia da Universidade do Kansas e co-autor do artigo.

Utilitários dos EUA aprovam 551 MW de energia solar a 3,8 ¢ / kWh

A Duke Energy, com sede na Carolina do Norte, completou uma solicitação de 551 MW de energia solar através do seu programa CPRE, com preços médios entre 3,79 ¢/kWh e 3,83 ¢/kWh e contratos de energia de 20 anos.

Cypress Creek Renewables - Henderson, Carolina do Norte

As duas empresas de energia da Duke Energy na Carolina do Norte - Duke Energy Carolinas (DEP) e Duke Energy Progress (DEP) - concluíram uma solicitação de propostas (RFP), por meio do programa estadual de aprovações competitivas de energia renovável lances de 551 MW de energia solar. A DEC aprovou 465 MW enquanto a DEP aprovou 86 MW.

Os catorze projetos vencedores, variando entre 7 MW e o tamanho máximo de 80 MW, apresentaram ofertas com média de 3,794 ¢ / kWh e 3,83 ¢ / kWh (abaixo da imagem) para a eletricidade em contratos de compra de energia de 20 anos (PPA). Dois dos projetos tinham armazenamento de energia.

Um projeto foi retirado da RFP após ser aprovado, mas foi removido desses valores. Se esse projeto tivesse sido incluído, a região do DEC teria 515 MWac.

O programa CPRE tem como objetivo solicitar 2,6 GW de energia solar nos 45 meses seguintes a 18 de janeiro de 2018, quando o programa foi instituído.

Dezoito desenvolvedores enviaram 78 propostas (abaixo da imagem) no total entre as duas áreas de utilidade, com dez dos dezoito desenvolvedores apresentando mais de uma proposta. A capacidade total apresentada foi de 2.732,72 MW no total - mais de quatro vezes o volume solicitado.

Quatro propostas submetidas incluíram armazenamento de energia, com três delas conectando-se ao sistema de distribuição e uma ao sistema de transmissão.

O relatório observou que as taxas das propostas do PPA variavam de US$ 500 a US$ 10.000, e que as taxas de Solicitação de Interconexão e Propostas totalizavam US$ 922.710.

O programa CPRE exige que os novos projetos sejam precificados abaixo dos custos de prevenção estabelecidos administrativamente. A RFP forneceu taxas de custo evitadas para três períodos de preços (abaixo da imagem): verão, fora do horário de verão e fora do horário de pico, para os quais todas as propostas devem ter lance igual ou menor.

O programa pontuou os projetos em uma variedade de itens (abaixo da imagem), com o preço da eletricidade sendo 60% da pontuação geral.

Um desenvolvedor observou que a própria Duke Energy submeteu e venceu um projeto de 80 MW - mas que sua proposta foi submetida fora do processo de regras que todos os outros desenvolvedores tiveram que considerar ao enviar. As notas finais da RFP, “A RFP expressamente renunciou ao requisito de segurança da proposta para propostas de auto-desenvolvimento de utilidade”.

As regras específicas que foram observadas nos requisitos originais da RFP eram que todos os participantes deviam enviar a proposta de segurança junto com os projetos de nível, algo que somaria até sete meses para o desenvolvimento do projeto.

Como muitos desses RFPs são apresentados com projetos dentro de alguns meses, não é possível preparar um projeto para um negócio como esse dentro do tempo previsto. Com isso, apenas os desenvolvedores que já têm projetos muito avançados ao longo da linha do tempo terão uma chance real.

O desenvolvedor forneceu mais informações para a revista pv EUA:

Duke poderia ter licitado um site no qual o controle de site limitado e pedido de interconexão só foi estabelecido uma semana antes do prazo da oferta da Tranche 1, e no qual ele tinha feito nenhum progresso em zoneamento e permissão até o prazo de postagem de segurança de desempenho - porque Duke sabia teria de 6 a 7 meses a mais do que os outros concorrentes para desenvolver, reduzir o risco e diligenciar o site para determinar se era realmente ou não financiável.

Elimine o hidrogênio para melhorar o desempenho da bateria, dizem os cientistas

Cientistas da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, que estão trabalhando com baterias de íons de sódio, descobriram que a presença não intencional de hidrogênio é responsável por muitas das deficiências da tecnologia em termos de degradação e perda de desempenho. Manter o hidrogênio fora dos materiais durante a produção pode permitir que as baterias de íons de sódio atinjam níveis de desempenho que competem com as contrapartes de íons de lítio.

Fábrica de baterias na China. Tomar medidas para evitar a adição de hidrogênio aos materiais das baterias durante a produção pode melhorar seu desempenho a longo prazo, de acordo com cálculos baseados na tecnologia de íons de sódio. Imagem: RCT Power

Como a fabricação de baterias de íons de lítio continua a crescer exponencialmente, os problemas potenciais com o fornecimento dos materiais necessários para as baterias, incluindo o próprio lítio, tornam-se mais proeminentes. E, embora a reciclagem provavelmente diminua o impacto, as baterias feitas de materiais mais abundantes poderiam ser mais baratas e mais ecológicas.

Substituir o lítio por sódio é uma opção favorecida por muitos na comunidade de pesquisa. E enquanto tentativas tentativas de comercializar esta tecnologia estão em andamento, as baterias de sódio tendem a degradar e perdem sua capacidade ainda mais rapidamente que as tecnologias de lítio. Como a degradação e a perda de desempenho já são um problema na tecnologia de lítio-íon, mudar para uma química que se degrada ainda mais rapidamente pode se tornar uma venda difícil.

Em um novo artigo publicado na revista Chemistry of Materials, cientistas da Universidade da Califórnia, Santa Bárbara (UCSB) calculam que grande parte da degradação do óxido de manganês sódico, um material comum do cátodo, é causada pela presença de hidrogênio nos materiais. . Eles também teorizam que mecanismos semelhantes poderiam afetar negativamente o desempenho das baterias de íons de lítio, embora mais pesquisas sejam necessárias para provar isso.

Como o elemento mais abundante no universo conhecido, o hidrogênio pode entrar nos materiais em muitos estágios de fabricação, e seus efeitos em vários materiais usados ​​em fontes renováveis ​​são uma importante área de pesquisa. Os cálculos da UCSB mostram que a presença de hidrogênio na camada de óxido de manganês reduz a quantidade de energia necessária para que os átomos de manganês se soltem e se dissolvam.

“Como os átomos de hidrogênio são tão pequenos e reativos, o hidrogênio é um contaminante comum nos materiais. explicou Chris Van de Walle, um cientista de materiais computacionais da UC Santa Barbara. "Agora que seu impacto negativo foi sinalizado, medidas podem ser tomadas durante a fabricação e o encapsulamento das baterias para suprimir a incorporação de hidrogênio, o que deve levar a um melhor desempenho".

BlackRock vai atrás do medidor com GE

A startup anteriormente conhecida como GE Solar tornou-se uma empresa de pleno direito, com a GE e a BlackRock anunciando a criação da Distributed Solar Development, uma joint venture solar por trás do medidor.

De Stock: Centro de lei ambiental do sul

Desde 2012, a General Electric tem incubado uma startup conhecida simplesmente como GE Solar. Como você provavelmente pode adivinhar pelo nome, a empresa tem trabalhado desde o seu início para projetar, projetar, financiar, operar e manter soluções solares e de armazenamento, navegando pelas águas dos mercados solares residenciais e de C&I. A startup completou sua primeira instalação em 2015 e alcançou 125 projetos concluídos, totalizando mais de 3GW de desenvolvimento coletivo.

No entanto, hoje marca o maior dia da curta história da GE Solar. Como um filhote de passarinho abandonando o ninho, a empresa superou sua denominação inicial. Esta manhã, a GE e a BlackRock anunciaram a criação do Distributed Solar Development (DSD), um GE Renewable Energy Venture e a nova forma da GE Solar.

A empresa será 80% controlada por um fundo administrado pela BlackRock Real Assets e 20% pela GE Renewable Energy. Para ambas as empresas, este anúncio representa o próximo passo evolucionário em seus impérios energéticos.

“Tudo o que realizamos como uma pequena equipe até agora tem trabalhado para esse momento, e estou animado com o significado dessa transação para a próxima fase do nosso crescimento”, disse Erik Schiemann, CEO da Distributed Solar Development. "A parceria com a BlackRock, líder em investimento sustentável, fornece o suporte de que precisamos para levar a empresa ao próximo nível e se tornar líder em desenvolvimento solar comercial e industrial".

A GE já é muito ativa tanto na energia eólica quanto na nuclear, mas não tem muita presença na propriedade de ativos solares. A BlackRock, por outro lado, tem US$ 5 bilhões investidos no valor de geração de 5,2 GW, em mais de 250 projetos de energia renovável - incluindo grandes volumes de energia solar em larga escala. No início deste ano, a empresa fez sua primeira incursão fora do mundo da energia solar em escala de serviços públicos, com um investimento de US$ 300 milhões em Capital Limpo .

Para a GE, o acordo também representa mais emagrecimento dos interesses da empresa, algo em que o CEO Larry Culp tem trabalhado diligentemente, já que a empresa teve um importante milênio até agora financeiramente. No entanto, a GE ainda fabrica inversores e painéis de distribuição, bem como outros vários equipamentos solares, que, sem dúvida, o DSD criará um suprimento. Falando de finanças, os detalhes financeiros do acordo não foram divulgados, como frequentemente não são.

Autor: Tim Sylvia

Indústria solar conta com sete alegações de direitos humanos

O Centro de Recursos Empresariais e Direitos Humanos publicou um relatório analisando o desempenho da devida diligência em direitos humanos da indústria de energias renováveis ​​e examinou os métodos de geração individual. O relatório conclui que, embora o setor solar não esteja no topo da lista triste, seu colete também não está completamente sem manchas.

Uma visão geral dos participantes durante o 29º Período Ordinário de Sessões do Conselho de Direitos Humanos. 3 de julho de 2015. Imagem: Nações Unidas / Jean-Marc Ferré

Os investidores têm sido fundamentais para impulsionar a transição energética global, já que investimentos significativos em energia renovável, juntamente com desinvestimentos da indústria de combustíveis fósseis, finalmente permitiram que os renováveis ​​prosperassem. Da mesma forma, os investidores desempenham um papel fundamental na garantia de que a indústria não apenas tem bom desempenho em termos de redução de emissões de carbono, mas também assegura que a indústria defenda altos padrões de direitos humanos e não viole os direitos daqueles que trabalham ou são afetados. pela indústria.

A organização não governamental sediada no Reino Unido e nos EUA Business and Human Rights Resource Center (BHRRC) divulgou um briefing aos investidores Fast & Fair Renewable Energy Investments examinando os riscos dos direitos humanos relacionados com a energia renovável, com a quebra do subsector.

A organização diz que seu briefing se destina a informar os investidores, permitindo-lhes tomar decisões justas. Para este fim, 109 empresas de energia renovável foram pesquisadas. Neste documento, o BHRRC identificou 152 alegações de violações dos direitos humanos relativas a projetos de energia renovável e solicitou a 103 empresas que respondessem a essas alegações.

Revisão do setor solar

O setor de energia solar enfrentou sete alegações; uma no México, uma no Marrocos e no Saara Ocidental e uma série de cinco reivindicações em Israel e na Palestina.

Certos riscos são específicos do setor para a indústria solar. A revisão do BHRRC revelou alegações que violaram os direitos dos povos indígenas, como a falta de consentimento livre, prévio e informado (CLPI); Em alguns casos, registros de deslocamento e perda de meios de subsistência foram registrados. Nos casos do Saara Ocidental e dos territórios palestinos, há preocupações sobre os negócios em áreas afetadas por conflitos. Além disso, a vigilância dos direitos humanos identificou riscos no campo da saúde e segurança dos trabalhadores e do meio ambiente devido ao descarte inseguro de módulos e direitos trabalhistas insuficientes em instalações de fabricação de módulos.

Acima dessas preocupações, a indústria solar também corre o risco de contribuir para as violações dos direitos humanos por meio de uma revisão insuficiente da cadeia de fornecimento de minerais necessária para os módulos e outros produtos solares. Segundo a BHRRC, “a mineração de cobre, níquel e zinco usada em painéis solares está associada, em alguns casos, à diminuição do acesso à água para as comunidades locais, ao aumento de casos de doenças relacionadas à mineração e poluição ambiental”. Nesse sentido, as menções do BHRRC que, especialmente com tecnologias de armazenamento, através da demanda por cobalto contribuem para o trabalho infantil e violações dos direitos dos povos indígenas.

A questão provavelmente está profundamente enraizada na cadeia de fornecimento, uma vez que a BHRRC examinou os cinco maiores produtores globais de cobre, níquel e zinco. Em sua análise, a organização descobriu que 92% das empresas de mineração por trás dos cinco produtores globais tinham alegações de abusos de direitos humanos contra elas, apesar de 83% terem políticas de direitos humanos disponíveis publicamente. A BHRRC afirma que “isso indica um desalinhamento entre políticas e práticas no terreno, aumentando a necessidade de uma rigorosa auditoria dos direitos humanos pelos investidores”.

Em 2018, o Centro de Recursos sobre Direitos Humanos e Negócios entrevistou 32 empresas de energia solar, de desenvolvedores de projetos a fabricantes de componentes. Destes 14 abertamente comprometidos com os direitos humanos, oito tinham consultas em andamento com as comunidades afetadas, oito haviam estabelecido um sistema de denúncia de queixas para trabalhadores ou comunidades afetadas por um projeto, e dez haviam se comprometido com os direitos trabalhistas.

E o resto da matilha?

A energia eólica enfrenta 22 alegações contra abusos dos direitos humanos, 14 das quais dizem respeito a operações no México. Marrocos e Saara Ocidental tem um, assim como a Suécia. Taiwan tem quatro alegações e o Quênia dois. A bioenergia enfrentou cinco alegações; dois no Brasil, um na República Democrática do Congo, um no Quênia e um em Moçambique. Geotérmica enfrentou uma alegação no Quênia e uma na Indonésia.

O relatório inclui hidrelétricas de grande e pequena escala em sua revisão de energia renovável, uma vez que vários investidores continuam a classificar grandes fontes de energia renováveis ​​e hidrelétricas. Como o objetivo do briefing é informar os investidores sobre como cumprir os padrões de due diligence de direitos humanos, a classificação como fonte de energia renovável faz sentido neste caso. Dentro da energia hidrelétrica, a organização de direitos humanos relatou 110 alegações de abusos de direitos humanos contra 67 empresas. No Laos, os autores contaram onze denúncias, na Colômbia, Guatemala e Honduras, oito alegações em cada país, na Malásia, quatro denúncias e três relatos em Mianmar, México e Brasil, para citar apenas a ponta do iceberg.

De acordo com o briefing, 2018 marcou o ano em que a organização abordou o maior número de empresas em relação a abusos de direitos humanos - 30 - desde o início de tais reportagens em 2010. As regiões com maior número de denúncias são a América Latina (91 denúncias). desde 2010, 60% das alegações globalmente) e sudeste da Ásia (38 alegações desde 2010, 25% das alegações) a nível mundial.

Sentindo uma oportunidade para PV interno

Um novo artigo publicado por cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) examina o potencial para integrar pequenas células solares nos sensores sem fio necessários para alimentar o ecossistema de Internet das coisas (IoT), muitos dos quais estão localizados em ambientes fechados. Este mercado pode representar uma oportunidade única para tecnologias fotovoltaicas de filmes finos e perovskitas, em particular, para reduzir o risco inerente ao aumento da produção em escala comercial.

Células solares flexíveis, como esta desenvolvida pela NREL, poderiam permitir uma integração mais fácil com os sensores e os nós da internet das coisas, de acordo com um novo estudo do MIT. Imagem: Dennis Schroeder / NREL

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) delinearam o que poderia ser uma oportunidade significativa para novos fabricantes de energia solar, na forma de 'PV indoor'.

De acordo com o MIT, o mercado de células fotovoltaicas internas, como as usadas para turbinar relógios e calculadoras, valia apenas US$ 140 milhões em 2017. Mas as reduções de preço da energia solar estão começando a se alinhar com a diminuição de requisitos de energia para tecnologias como sensores sem fio , Etiquetas RFID e beacons Bluetooth. O MIT prevê que bilhões desses sensores serão instalados nos próximos anos, além de afirmar que sua dependência atual de energia da bateria é um fator importante de restrição, levando a um desempenho sacrificado para maior vida útil da bateria e operações adicionais e custos de manutenção associados à substituição dessas baterias .

A integração de células fotovoltaicas aos dispositivos poderia resolver muitos desses problemas, levando a universidade a prever um boom no mercado fotovoltaico interno, superando US$ 1 bilhão anualmente em 2024. Cerca de metade dos sensores devem ser colocados em ambientes fechados, com pouca ou nenhuma acesso à luz solar, significando que as células fotovoltaicas teriam que contar com luz artificial, tipicamente em intensidades três ordens de grandeza abaixo da luz solar.

Matéria material

A análise do MIT, explicada no artigo Tecnologia e Perspectiva do Mercado para Células Fotovoltaicas Internas, publicado na revista Joule, sugere que o baixo desempenho de luz fraca do silício não o tornaria um bom candidato para aplicações fotovoltaicas internas, abrindo a porta para vários filmes finos. tecnologias.

Tecnologias emergentes, incluindo PV e perovskitas orgânicas, exibiram o tipo de desempenho de pouca luz necessário para a PV interna, e seus problemas de estabilidade bem documentados seriam menos problemáticos em ambientes internos. O tipo de sensor que está sendo alimentado pode ter uma vida útil muito mais curta que os 20 anos mais, o que se tornou o padrão da indústria.

Para os perovskitas em particular, o MIT teoriza que o mercado interno de PVs pode fornecer uma oportunidade para mitigar muitos dos riscos associados à introdução comercial: “Nossa análise de mercado neste documento deixa claro que o rápido crescimento do mercado interno de IoT poderia fornecer um ideal ponto de partida para produtos de perovskita, permitindo que uma nova empresa de PV estabeleça clientes, receita e credibilidade antes de estabelecer instalações de fabricação de painéis solares de grande escala ”, afirmam os autores.

Volume baixo

As impressionantes reduções de custos alcançadas pela solar até agora resultaram de economias de escala, algo que terá de ser totalmente desconsiderado quando se trata de PV interno - o que significa que o baixo investimento em equipamentos e processos de produção é uma consideração importante. A análise do MIT prevê que para materiais de película fina estabelecidos, bem como perovskitas e outros novos entrantes, os custos de fabricação devem ser baixos o suficiente, embora seja necessário mais trabalho para entender o impacto do investimento inicial em produção de menor volume .

Ao prever uma taxa de crescimento de mercado anual de 70% para dispositivos fotovoltaicos alimentando sensores de IoT, os pesquisadores observam três coisas necessárias para garantir esse desenvolvimento de mercado - um conjunto de padrões universais para medir o desempenho de PVs internos, o desenvolvimento de dispositivos especialmente ajustados a esse ambiente e o desenvolvimento de modelos de custo e de negócios para fabricação de baixo volume.

10 GW de armazenamento PV + em escala de utilidade pública até 2023

Em 2019, os Estados Unidos tornar-se-ão o maior mercado mundial de armazenamento de energia de baterias conectadas à rede, escreve Camron Barati, da IHS Markit, à medida que os requisitos de capacidade de armazenamento e peaking de energia solar aumentam o suprimento.

Instalação de baterias operada pela EDF em Illinois. Imagem: EDF

Departamento de armazenamento de energia conectada à rede nos Estados Unidos deverão ascender a 712 MW neste ano. Isso representa uma quase duplicação de 376 MW em 2018. Com a força desse desempenho, os Estados Unidos ultrapassarão a Coréia do Sul, que verá o mercado cair abaixo de 600 MW, ou até mesmo significativamente menor.

A crescente atividade de mercado nos Estados Unidos está sendo impulsionada por significativos desenvolvimentos regulatórios e políticos, como a Ordem 841 da Comissão Federal de Regulamentação Energética - que determinou que os operadores de redes regionais estabelecessem regras que permitissem o armazenamento de energia participar dos mercados de energia, capacidade e serviços auxiliares. bem como vários mandatos de políticas estaduais e a diversificação de aplicações de mercado e atividade geográfica.

Armazenamento solar + escala de utilidade

O IHS Markit espera que mais de 2 GW de armazenamento de energia sejam emparelhados com sistemas fotovoltaicos de escala pública de 2019 a 2023 nos Estados Unidos. Os projetos de armazenamento solar-plus serão responsáveis ​​por mais de 40% de todas as adições de capacidade de armazenamento de energia da bateria nos Estados Unidos durante esse período.

A disponibilidade do Crédito Fiscal de Investimento (ITC) até 2023 para sistemas de armazenamento de bateria acoplados a energia solar fotovoltaica estimulou o desenvolvimento no ano passado e será o principal impulsionador da co-localização de energia elétrica em escala de utilidade pública com armazenamento de energia. Prevê-se que a maioria desses sistemas seja implantada em mercados no oeste dos Estados Unidos, incluindo o Havaí, a Califórnia e o Arizona, permitindo uma maior integração do PV em mercados relativamente saturados.

Em termos de capacidade fotovoltaica instalada, prevê-se que 10 GW de instalações solares à escala das concessionárias estejam emparelhadas com armazenamento de energia de 2019 a 2023, representando 16% das instalações fotovoltaicas de grande escala durante o período. A demanda será mais forte nos mercados ocidentais, como o Havaí, Califórnia e Arizona. Enquanto isso, os mercados fora do oeste dos Estados Unidos, que estão igualmente posicionados para um forte crescimento de energia fotovoltaica em escala pública, como Flórida, Virgínia e Geórgia, têm uma necessidade imediata significativamente menor de co-locar o PV com armazenamento de energia.

Custo-benefício e flexibilidade

As sinergias de custos e as eficiências operacionais para o pareamento das duas tecnologias podem fornecer um valor significativo, mas são ofuscadas quando se compara a oportunidade de reduzir os custos de capital do armazenamento de energia em até 30% com o ITC. Com a criação de suporte para um ITC separado que se aplicaria ao armazenamento de energia autônomo, o IHS Markit reconhece que tal política poderia reduzir significativamente a demanda por projetos de co-localização nos Estados Unidos.

Os sistemas acoplados a CC podem ter uma vantagem de custo pequena, mas significativa em relação ao acoplamento CA, dependendo do tamanho e das características do sistema, com os principais benefícios, incluindo a redução do equipamento de conversão de energia e a capacidade de recapturar a energia CC que seria cortada pela inversores. Os sistemas acoplados por CA geralmente são mais adequados para participar de forma flexível de uma ampla variedade de serviços auxiliares, enquanto os dois tipos de sistemas podem alavancar o ITC e se beneficiar dos custos operacionais e de instalação compartilhados.

A maioria dos projetos de armazenamento solar em escala de serviço públicos monitorados pelo IHS Markit estão associados a razões PV para armazenamento maiores que 2: 1 - por exemplo, 100 MW de PV emparelhados com 25 MW de armazenamento de energia - embora um crescente Uma porção de projetos no pipeline de desenvolvimento está sendo projetada com proporções relativamente próximas de 1: 1. A demanda por taxas mais estritas de PV para armazenamento é especialmente crescente em mercados com alta penetração de energia solar, a fim de limitar a entrega de energia durante o meio-dia e atender a demanda de pico à medida que ela muda para períodos posteriores entre 16h e 18h.

Em termos do custo nivelado de energia de 30 anos (LCOE), a IHS Markit estima que a adição de 25 MW / 100 MWh de armazenamento de energia a um sistema fotovoltaico de monitoramento de eixo único de 100 MW (AC) em 2019 poderia aumentar o custo pré-ITC de energia em 35 a 40%, assumindo que o sistema de bateria é substituído após 15 anos. Depois de contabilizar as sinergias de instalação e operação do acoplamento de CC e aplicar o ITC ao custo de armazenamento de energia solar e de energia, um LCOE abaixo de $ 40 / MWh pode ser alcançado.

Até 2023, a IHS Markit prevê que novos recursos de armazenamento solar de escala maior nos Estados Unidos serão capazes de gerar eletricidade a taxas competitivas com novas usinas de gás natural. Essa realidade econômica, aliada ao crescente número de iniciativas em nível estadual para alcançar 100% de penetração renovável, ilustra a oportunidade de longo prazo para as duas tecnologias atenderem aos requisitos de um sistema de energia em transição.

Outra rota para perovskitas de alto desempenho

Cientistas da Pennsylvania State University desenvolveram uma nova classe de materiais de perovskita, que, segundo eles, exibe propriedades únicas que podem ter várias implicações para o desenvolvimento de células solares de perovskita, bem como outras aplicações eletrônicas.

Imagem: Penn State

Uma classe de materiais de perovskita bidimensional sintetizados por uma equipe de cientistas da Universidade Estadual da Pensilvânia exibiu um conjunto único de propriedades, que a equipe diz que poderia abrir novos caminhos para o desenvolvimento de células solares e outros dispositivos eletrônicos baseados em a tecnologia.

A principal descoberta em sua pesquisa é que o material é altamente condutor em suas bordas e isolante em seu núcleo. "Encontramos um material que tem propriedades completamente diferentes ao longo das bordas em comparação com o núcleo", explicou Shashank Priya, professor de ciência e engenharia de materiais e vice-presidente associado de pesquisa da Penn State. "É muito incomum que a corrente possa fluir nas bordas e não no centro de um material, e isso tem implicações enormes para o projeto de arquiteturas de células solares."

O material, descrito no documento Distinto estado da aresta da camada condutora na perovskite bidimensional (2D), publicado na revista Science Advances, compreende camadas empilhadas alternadamente de uma camada à base de hidrocarbonetos orgânicos e uma camada de cristais inorgânicos de haleto de chumbo. A célula é construída dessa maneira para que a camada orgânica proteja os cristais da umidade, o que causaria a degradação. No entanto, neste caso, observou-se que a estrutura em camadas tinha grandes variações na condutividade.

De acordo com os pesquisadores, o aproveitamento dessas propriedades poderia proporcionar um aumento de eficiência para a tecnologia solar, criando caminhos adicionais para uma carga passar pelo dispositivo. Eles também teorizam que isso poderia abrir novas possibilidades no campo da nanoeletrônica e também ser um bom candidato para uso em nanogeradores triboelétricos, que transformam movimento em eletricidade. "Em toda a extensão desses materiais, você tem uma junção entre metal e semicondutor, e há muitos dispositivos hipotéticos propostos com base nessa junção", disse Priya.