Използването на слънчева енергия на Земята. Перспективи за използване на енергията на Слънцето на Земята

Към днешна дата проблемът с потреблението на енергия е доста остър - ресурсите на планетата не са безкрайни и за времето на своето съществуване човечеството доста опустоши това, което е дадено от природата. В момента активно се добиват въглища и нефт, чиито запаси се намаляват всеки ден. Силата на мисълта

Не по-малко остър е въпросът за екологично-активното извличане на ресурси и тяхното по-нататъшно използване влияе неблагоприятно на състоянието на планетата, променяйки не само естеството на почвата, но и климатичните условия.

Ето защо специално внимание винаги е било обърнато на природни източници на енергия, като например вода или вятър. Накрая, след толкова години активно изследване и развитие, човечеството "расте", за да използва енергията на Слънцето на Земята. Става въпрос за него, който ще бъде допълнително обсъден.

Какво е привлекателно в това

Преди да преминем към конкретни примери, ще разберем какво е толкова интересно този тип добив на енергия от изследователи от цял ​​свят. Основното му предимство е неизчерпаемо. Въпреки многото хипотези, вероятността звезда като Слънцето да излезе в близко бъдеще е изключително малка. Следователно, преди човечеството възможността е отворена за получаване на чиста енергия по напълно естествен начин.

Второто несъмнено предимство на използването на енергията на Слънцето на Земята е екологичността на тази опция. Въздействието върху околната среда при такива условия ще бъде нулево, което на свой ред дава на света много по-светло бъдеще от това, което се отваря с постоянното извличане на ограничени подземни ресурси.

И накрая, трябва да обърнем специално внимание на факта, че използване на енергия Слънцето представлява най-малка опасност за самия човек.

Как наистина

Сега да стигнем до точката. Под известно поетично заглавие "слънчева енергия" всъщност крие превръщането на радиацията в електричество, използвайки специално разработени технологии. Този процес се осигурява от фотоволтаични клетки, които човечеството активно използва за свои собствени цели и доста успешно.

Слънчева радиация

Случило се така, че в исторически план съществително "радиация" е лице, по-негативни асоциации, отколкото положителен във връзка с тези предизвикани от човека бедствия, които са успели да оцелеят в света през живота си. Въпреки това, технологията за използване на енергията на Слънцето на Земята включва работа с него.

Всъщност този вид лъчение е електромагнитно излъчване, чийто обхват е в диапазона от 2.8 до 3.0 μm.

Така че успешно се използва от човечеството, слънчевият спектър се състои от три вида вълни: ултравиолетови (около 2%), около 49% светлинни вълни и накрая, инфрачервено лъчение. Слънчевата енергия има малък брой други компоненти, но тяхната роля е толкова незначителна, че те нямат особено въздействие върху живота на Земята.

Количеството слънчева енергия, влизаща в Земята

Сега, когато се определя съставът на спектъра, използван в полза на човечеството, трябва да се отбележи една по-важна характеристика на този ресурс. Използването на слънчевата енергия на Земята изглежда много обещаващо, защото се предлага в доста голям брой при практически минимални разходи за обработка. Общото количество енергия, излъчвано от звездата, е изключително голямо, но около 47% от земната повърхност достига еквивалента на седемстотин квадрилиона киловат часа. За сравнение, отбелязваме, че само един киловат час може да осигури десетгодишна работа на 100-ватова крушка.

Силата на слънчевата радиация и използването на енергия на Земята, разбира се, зависи от редица фактори: климатични условия, ъгъл на разпространение на лъчите на повърхността, времето на годината и географското разположение.

Кога и колко

Лесно е да се отгатне, че дневното количество слънчева енергия, попадаща на повърхността на Земята, постоянно се променя, тъй като тя зависи пряко от позицията на планетата по отношение на Слънцето и от движението на самата осветителна тяга. Отдавна е известно, че равновесието е максимално, а сутрин и вечер броят на лъчите, които достигат до повърхността, е много по-малък.

С увереност можем да кажем, че използването на слънчева енергия ще бъде най-продуктивните в регионите, най-близо до най-голямото напречно бандата, защото това е мястото, където разликата между по-високи и по-ниски проценти е минимална, което показва, че максималният размер на радиация достига повърхността на планетата. Така например, на територията на пустинните райони на Африка годишния размер на радиация достига средно 2200 киловатчаса, докато в Канада или, например, фигури на по-малко от 1000 киловатчаса Централна Европа.

Слънчевата енергия в историята

Ако мислите, че възможно най-широко, се опитват да "опитоми" великия светило, затопляне на нашата планета, започва в древни времена в езически времена, когато всеки елемент е въплътен отделно божество. Разбира се, обаче, и за използването на слънчева енергия, дори и речта не може да бъде - в света магията царува.

Темата за използването на енергията на Слънцето на Земята започва активно да се издига едва в края на 14-ти и началото на 20 век. Истински пробив в науката е направен през 1839 г. от Александър Едмънд Бекверел, който успя да се превърне в пионер на фотоволтаичния ефект. Изучаването на тази тема се е увеличило значително, а вече 44 години по-късно Шарл Фриц успя да проектира първия модул, базиран върху златистия селен. Такова използване на енергията на Слънцето на Земята даде малко количество освободена електроенергия - общата продукция тогава не беше повече от 1%. Въпреки това, за цялото човечество, това беше истински пробив, отваряйки нови хоризонти на науката, за които никога досега не бяхме мечтали.

Значителен принос за развитието на слънчевата енергия беше направен своевременно от самия Алберт Айнщайн. В съвременния свят името на учения често се свързва с известната му теория за относителността, но всъщност той получава наградата за Нобелова награда за изучаване външен фотоефект.

До наши дни технологията на използване на слънчева енергия в света се случва през стремглав възход, то не по-малко бърз спад, но този клон на знания непрекъснато се обновява с нови факти, и се надяваме, че в обозримо бъдеще пред нас ще се отвори вратата към цял един нов свят.

Природата срещу нас

Вече говорихме за предимствата на използването на енергията на Слънцето на Земята. Сега нека обърнем внимание на недостатъците на този метод, който, за съжаление, не е по-малко.

Благодарение на пряката зависимост от географското положение, климатичните условия и движението на Слънцето, генерирането на слънчева енергия в достатъчни количества изисква огромни териториални разходи. Долната линия е, че колкото по-голяма е площта на потребление и обработка на слънчевата радиация, толкова повече количество чиста енергия ще получим на изхода. Поставянето на такива огромни системи изисква голямо количество свободно пространство, което създава известни трудности.

Друг проблем, свързан с използването на енергията на Слънцето на Земята, е пряката зависимост от времето на деня, тъй като нощното производство ще бъде нулево, а сутрин и вечер е изключително незначително.

Допълнителен рисков фактор е самият метеорологичен период - внезапните промени в условията могат да имат много негативно влияние върху функционирането на този тип система, тъй като те причиняват трудности при отстраняване на грешки при необходимия капацитет. В известен смисъл, ситуации с рязка промяна в количеството на абсорбция и производство могат да бъдат опасни.

Чисто, но скъпо

Използването на слънчевата енергия на Земята е трудно в момента поради високата цена. Фотоклетките, необходими за осъществяването на основните процеси, имат доста високи разходи. Разбира се, положителните аспекти на използването на този вид ресурси го правят възвръщаемост, но от икономическа гледна точка в момента не е необходимо да се говори за пълното изплащане на паричните разходи.

Въпреки това, както показва тенденцията, цената на фотоволтаичните клетки постепенно намалява, така че с течение на времето този проблем може да бъде напълно решен.

Неудобство на процеса

Използването на слънцето като източник на енергия също е предизвикателство, защото този начин на обработка на ресурсите е доста труден и неудобен. Консумацията и обработката на лъчението директно зависят от чистотата на плочите, което е доста проблематично да се осигури. Освен това отоплението на елементите, което може да бъде предотвратено само чрез използване на най-мощните охладителни системи, също има изключително негативен ефект върху процеса, което изисква и допълнителни разходи за материалите, не на последно място.

Освен това плочите, използвани в слънчевите колектори, след 30 години активна работа, постепенно стават негодни за употреба, а разходите за фотоклетките бяха обсъдени по-рано.

Екологичният въпрос

По-рано се казваше, че използването на такъв ресурс може да спести човечеството от сериозни проблеми с околната среда в бъдеще. Източникът на ресурсите и крайният продукт са наистина екологично чисти.

Въпреки това, използването на слънчева енергия, принципът на слънчевите колектори е използването на специални плочи с фотоклетки, които изискват маса от токсични вещества: олово, арсен или калий. Употребата им не уврежда околната среда, но предвид ограничения период на експлоатация, с течение на времето използването на вафли може да бъде сериозен проблем.

За да се ограничи отрицателното въздействие върху околната среда, производителите постепенно преминават към тънкослойни плочи, които имат по-ниски разходи и по-малко вредят на околната среда.

Методите за превръщане на радиацията в енергия

Филмите и книгите за бъдещето на човечеството ни дават почти винаги същата картина на този процес, който всъщност може да се различава значително от реалността. Има няколко начина за конвертиране.

Най-често срещаното е описаното по-рано използване на фотоклетки.

Като алтернатива, човечеството активно използва слънчевата топлинна енергия, базирана на нагряването на специални повърхности, което позволява правилната посока на получената температура за затопляне на водата. Ако опростите процеса колкото е възможно повече, той може да се сравни с резервоарите, които се използват за летния душ в частните къщи.

Друг начин за използване на радиация за производство на електроенергия е "слънчевата платформа", която може да работи само безвъздушно пространство. Такава система превръща радиацията в кинетична енергия.

Проблемът с липсата на поколение през нощта е частично решен от електроцентрали слънчеви балони, чиято работа продължава поради натрупването на освободена енергия и продължителността на процеса на охлаждане.

Ние и слънчевата енергия

Енергийните ресурси на слънцето и вятъра на Земята се използват доста активно, въпреки че често не го забелязваме. Вече бе споменато общото отопление на водата в летния душ. Всъщност най-често слънчевата енергия се използва за тази цел. Въпреки това има много други примери: почти всеки магазин за осветление може да намери електрически крушки, които могат да работят без електричество дори през нощта благодарение на натрупаната през деня енергия.

Инсталациите, базирани на фотоклетки, се използват активно за всички видове помпени станции и вентилационни системи.

Вчера, днес, утре

Един от най-важните ресурси за човечеството е слънчевата енергия, а перспективите за неговото използване са изключително големи. Даденият клон активно се финансира, разширява и подобрява. Сега слънчевата енергия е максимално развита в САЩ, където някои региони я използват като пълноправен алтернативен източник на хранене. Също така работят електроцентрали от този тип пустинята Мохаве. Други държави отдавна са поели курс по този вид електроенергия, който в близко бъдеще може би ще реши проблема със замърсяването на околната среда.