Uporaba sončne energije na Zemlji. Možnosti uporabe sončne energije na Zemlji

Do danes je problem porabe energije precej akuten - viri planeta niso neskončni in za čas svojega obstoja človeštvo precej uniči naravo. Trenutno se aktivno pridobiva premog in olje, katerih zaloge se vsak dan zmanjšujejo. Moč misli

Nič manj akutnega je vprašanje ekološko aktivnega pridobivanja virov in njihova nadaljnja uporaba škodljivo vpliva na stanje planeta, ki spreminja ne le naravo zemlje, temveč tudi podnebne razmere.

Zato je bila posebna pozornost vedno namenjena naravnim virom energije, kot so na primer voda ali veter. Nazadnje, po toliko letih aktivnega raziskovanja in razvoja, je človeštvo "raslo", da bi izkoristilo energijo Sonca na Zemlji. Gre za njega, ki se bo nadalje razpravljalo.

Kaj je privlačno v tem

Preden bomo nadaljevali s konkretnimi primeri, bomo ugotovili, kakšno je bilo tovrstno pridobivanje energije raziskovalcev iz vsega sveta tako zanimivo. Njegova glavna prednost je neizčrpnost. Kljub številnim hipotezam je v bližnji prihodnosti verjetnost, da bo zvezda, kot je Sonce, izstopala izredno majhna. Zato je pred človeštvom odprta možnost za čisto energijo na popolnoma naraven način.

Druga nedvomna prednost uporabe sončne energije na Zemlji je prijaznost okolju za to možnost. Učinek na okolje pod takimi pogoji bo nič, kar bo svetu omogočilo veliko svetlejšo prihodnost od tistega, kar se odpre z nenehnim pridobivanjem omejenih podzemnih virov.

Na koncu bi morali posebno pozornost nameniti dejstvu, da poraba energije Sonce predstavlja najmanj nevarnost za samega sebe.

Kako res

Zdaj pa pojdimo na to točko. Pod nekoliko poetičnim naslovom "sončna energija" dejansko prikriva pretvorbo sevanja v električno energijo z uporabo posebej razvitih tehnologij. Ta proces zagotavljajo fotonapetostne celice, ki jih človeštvo aktivno uporablja za lastne namene in zelo uspešno.

Sončno sevanje

Zgodovinsko se je zgodilo, da samostalnik "sevanje" povzroči človeku precej negativna povezanost, ne pa pozitiven v povezavi s tistimi tehnogenskimi katastrofami, ki jih je svet preživel v življenju. Kljub temu tehnologija uporabe sončne energije na Zemlji vključuje delo z njim.

Dejansko je ta vrsta sevanje elektromagnetno sevanje, katerega obseg je v razponu od 2,8 do 3,0 μm.

Soncni spekter, ki ga ljudje tako uspeśno uporabljajo, v resnici tvorijo tri vrste valov: ultravijoliko (pribliżno 2%), okoli 49% svetlobnih valov in, konćno, infrardeče sevanje. Sončna energija ima majhno število drugih komponent, vendar je njihova vloga tako nepomembna, da nimajo posebnega vpliva na življenje Zemlje.

Količina sončne energije, ki vstopa v Zemljo

Zdaj, ko se določi sestava spektra, uporabljenega v korist človeštva, je treba zabeležiti še eno pomembno značilnost tega vira. Uporaba sončne energije na Zemlji se zdi zelo obetavna tudi zato, ker je na voljo v precej velikem številu pri praktično minimalnih stroških za predelavo. Skupna količina energije, ki jo oddaja zvezda, je zelo velika, vendar približno 47% površine Zemlje doseže enakovredno sedemsto kvadrilij kilovatnih ur. Za primerjavo opažamo, da lahko le eno kilovatno uro omogoči desetletno delovanje 100-vatne žarnice.

Moč sončnega sevanja in uporaba energije na Zemlji je seveda odvisna od številnih dejavnikov: podnebnih razmer, kota pojavnosti žarkov na površini, časa leta in geografske lege.

Kdaj in koliko

Lahko je uganiti, da se dnevna količina sončne energije, ki pada na površje Zemlje, nenehno spreminja, ker je neposredno odvisna od položaja planeta glede na Sonce in gibanja svetila samega. Že dolgo je znano, da je ob 12 uri sevanje največje, medtem ko je zjutraj in zvečer veliko število žarkov, ki dosežejo površino, veliko manjše.

Z zaupanjem lahko rečemo, da bo uporaba sončne energije najbolj produktivna v regijah, tako blizu, da ekvatorialni pas, saj da je, če je razlika med višjimi in nižjimi stopnjami minimalen, kar kaže, da največja količina sevanja doseže površino planeta. Na primer, na ozemlju področjih puščavskih Afrike letna količina sevanja doseže povprečno 2200 kilovatnih ur, medtem ko je v Kanadi ali, na primer, številke manj kot 1.000 kilovatnih ur Srednje Evrope.

Sončna energija v zgodovini

Če razmišljamo čim širše, poskuša »utrujati« veliko zvezdo, ki ogreje naš planet, se je začelo v antičnih časih v času paganizma, ko je bil vsak element vključen v ločeno božanstvo. Seveda, potem o uporabi sončne energije, tudi govor ni mogel biti - na svetu je vladala magija.

Tema uporabe sončne energije na Zemlji se je začela aktivno povečevati šele konec 14. in začetka 20. stoletja. Pravi preboj v znanosti je naredil leta 1839 Alexander Edmond Becquerel, ki je uspelo postati pionir fotonapetostnega učinka. Študija te teme se je znatno povečala, in že 44 let kasneje je Charles Fritz lahko zasnoval prvi modul, ki temelji na pozlačenem selenu. Takšna uporaba energije Sonca na Zemlji je omogočila sproščanje majhne količine električne energije - celotna proizvodnja ni bila večja od 1%. Kljub temu je bilo za celotno človeštvo to resničen preboj, ki je odprl nova obzorja znanosti, o katerih še nismo nikoli sanjali.

Znaten prispevek k razvoju sončne energije je pravočasno izvedel sam Albert Einstein. V sodobnem svetu je ime znanstvenika pogosteje povezano s svojo slavno teorijo relativnosti, vendar je v resnici prejela Nobelovo nagrado za študij zunanji foto efekt.

Za današnje tehnologije Uporaba sončne energije v svetu se dogaja skozi Meteorski vzpon, ni nič manj hitro upada, vendar je ta del znanja se stalno posodablja z novimi dejstvi, in upati je, da bo v bližnji prihodnosti pred nami odpre vrata v povsem nov svet.

Narava proti nas

Govorili smo že o prednostih uporabe sončne energije na Zemlji. Zdaj pa bodimo pozorni na pomanjkljivosti te metode, ki na žalost ni manj.

Zaradi neposredne odvisnosti od zemljepisnega položaja, podnebnih razmer in gibanja Sonca, generiranje sončne energije v zadostnih količinah zahteva ogromne teritorialne stroške. Bottom line je, da večja površina porabe in obdelave sončnega sevanja, več količine čiste energije, ki jo bomo dobili na izhodu. Dajanje takšnih ogromnih sistemov zahteva veliko količino prostega prostora, kar povzroča določene težave.

Druga težava, povezana z uporabo energije sonca na Zemlji, je neposredna odvisnost od časa dneva, saj bo proizvodnja ponoči nična in v jutranjem in večernem času je izjemno nepomembna.

Dodaten dejavnik tveganja je samo vreme - nenadne spremembe v pogojih lahko zelo negativno vplivajo na delovanje te vrste sistema, ker povzročajo težave pri odpravljanju potrebnih zmogljivosti. V določenem smislu so lahko situacije z ostro spremembo količine absorpcije in proizvodnje nevarne.

Čisto, vendar drago

Uporaba sončne energije na Zemlji je trenutno težavna zaradi visokih stroškov. Potrebne fotocelice za izvajanje glavnih procesov so precej visoke. Seveda pa pozitivni vidiki uporabe te vrste virov omogočajo vrnitev, vendar z gospodarskega vidika v tem trenutku ni potrebno govoriti o polnem povračilu denarnih stroškov.

Kljub temu, kot kaže trend, se cena fotonapetostnih celic postopoma zmanjšuje, zato sčasoma lahko ta problem v celoti rešimo.

Nevšečnost postopka

Uporaba Sonca kot vira energije je tudi izziv, ker je ta način obdelave virov precej težaven in neprijetno. Poraba in obdelava sevanja sta neposredno odvisna od čistosti plošč, kar je precej problematično. Poleg tega ima ogrevanje elementov, ki ga je mogoče preprečiti le z uporabo najmočnejših hladilnih sistemov, tudi zelo negativen vpliv na proces, kar zahteva tudi dodatne materialne stroške.

Poleg tega se plošče, ki se uporabljajo v sončnih kolektorjih, po 30 letih aktivnega dela postopoma postanejo neprimerne za uporabo, stroški foto fotocelic pa so bili obravnavani prej.

Ekološko vprašanje

Pred tem je bilo rečeno, da bi uporaba takšnega vira lahko rešila resne probleme z okoljem v prihodnosti. Vir virov in končni izdelek sta resnično okoljsko čist.

Kljub temu je uporaba sončne energije, princip solarnih kolektorjev, uporaba posebnih plošč s fotoceličkami, ki zahtevajo maso strupenih snovi: svinec, arzen ali kalij. Njihova uporaba ne škoduje okolju, vendar pa je glede na omejeno obdobje njihovega delovanja sčasoma uporaba rezin lahko resen problem.

Da bi omejili negativni vpliv na okolje, se proizvajalci postopoma premikajo na tanko-filmske plošče, ki imajo nižje stroške in manj škodujejo okolju.

Metode pretvorbe sevanja v energijo

Filmi in knjige o prihodnosti človeštva nam dajejo skoraj vedno približno enako sliko tega procesa, ki se lahko dejansko bistveno razlikuje od realnosti. Obstaja več načinov za pretvorbo.

Najpogostejša je predhodno opisana uporaba fotocelic.

Kot alternativa človeštvo dejavno uporablja sončno toplotno energijo, ki temelji na segrevanju posebnih površin, kar omogoča pravilno usmeritev dobljene temperature v toplotno vodo. Če poenostavite postopek, kolikor je le mogoče, ga je mogoče primerjati z rezervoarji, ki se uporabljajo za poletno prho v zasebnih hišah.

Drug način za uporabo sevanja za proizvodnjo električne energije je "sončno jadro", na katero lahko deluje samo brezzračni prostor. Tak sistem preoblikuje sevanje v kinetična energija.

Problem pomanjkanja generacije ponoči delno rešujejo solarne balonske elektrarne, katerih delo se nadaljuje zaradi kopičenja sproščene energije in trajanja procesa hlajenja.

Mi in sončna energija

viri energije sonca in vetra na Zemljo, so zelo aktivno uporabljajo, čeprav se pogosto ne opazimo. Prej omenjena vulgarno ogrevalne vode v poletnem prho. Dejansko se najpogosteje uporablja sončna energija za ta namen. Kljub temu pa obstaja veliko drugih primerov: skoraj se vsaki trgovini tehnologija osvetlitve lahko najdemo varčevalnih žarnic, ki lahko delujejo brez električnega toka, tudi ponoči, zaradi energije nabrali čez dan.

Instalacije, ki temeljijo na fotocelicah, se aktivno uporabljajo na vseh vrstah črpalnih postaj in prezračevalnih sistemov.

Včeraj, danes, jutri

Eden od najpomembnejših virov za človeštvo je sončna energija in možnosti za njegovo uporabo so zelo velike. Podružnica se aktivno financira, razširja in izboljšuje. Zdaj je sončna energija največja v ZDA, kjer ga nekatere regije uporabljajo kot polnopravni alternativni vir prehrane. Tudi elektrarne te vrste delujejo puščava Mojave. Druge države že dolgo potujejo po tej vrsti električne energije, ki bo v bližnji prihodnosti morda rešila problem onesnaževanja okolja.