Utilizarea energiei solare pe Pământ. Perspectivele utilizării energiei Soarelui pe Pământ

Până în prezent, problema consumului de energie este destul de acută - resursele planetei nu sunt infinite și pentru timpul existenței sale, omenirea a devastat destul de mult ceea ce a fost dat de natură. În prezent, cărbunele și petrolul sunt extrase activ, ale căror rezerve se diminuează zilnic. Puterea gândirii

Nu mai puțin acută este extracția ecologică a resurselor și utilizarea lor ulterioară afectează negativ starea planetei, schimbând nu numai natura solului, ci și condițiile climatice.

De aceea, atenția specială a fost întotdeauna acordată surselor naturale de energie, cum ar fi, de exemplu, apa sau vântul. În sfârșit, după atâția ani de cercetare și dezvoltare activă, omenirea "a crescut" să folosească energia Soarelui pe Pământ. Este vorba despre el care va fi discutat în continuare.

Ce este atractiv în acest sens

Înainte de a trece la exemple specifice, vom afla ce a fost atât de interesat de acest tip de extragere de energie a cercetătorilor din întreaga lume. Principalul său activ este inexhaustibilitatea. În ciuda numeroaselor ipoteze, probabilitatea ca o stea ca Soarele să iasă în viitorul apropiat este extrem de mică. Prin urmare, înainte ca omenirea să aibă posibilitatea de a primi energie pură într-un mod complet natural.

Al doilea avantaj fără îndoială de a folosi energia Soarelui pe Pământ este prietenia cu mediul acestei opțiuni. Impactul asupra mediului în astfel de condiții va fi zero, ceea ce la rândul său oferă lumii un viitor mult mai luminos decât ceea ce se deschide prin extracția constantă a resurselor subterane limitate.

În cele din urmă, ar trebui să acordăm o atenție specială faptului că consumul de energie Soarele reprezintă cel mai puțin pericol pentru persoana în sine.

Cât de mult

Acum hai să ajungem la subiect. Sub un titlu oarecum poetic, "energia solară" ascunde efectiv conversia radiației în energie electrică utilizând tehnologii special dezvoltate. Acest proces este furnizat de celulele fotovoltaice, pe care omenirea le folosește în mod activ în scopuri proprii și cu succes.

Radiația solară

Sa întâmplat istoric că substantivul "radiații" cauzează mai degrabă o asociație mai degrabă negativă, decât pozitivă în legătură cu catastrofele tehnologice pe care lumea a reușit să le supraviețuiască în timpul vieții. Totuși, tehnologia utilizării energiei Soarelui pe Pământ presupune lucrul cu el.

De fapt, acest tip de radiație este o radiație electromagnetică, a cărei rază de acțiune este cuprinsă între 2,8 și 3,0 μm.

Folosit cu succes de către omenire, spectrul solar constă, de fapt, în trei tipuri de valuri: ultraviolete (aproximativ 2%), aproximativ 49% sunt unde luminoase și, în final, infraroșu. Energia solară are un număr mic de alte componente, însă rolul lor este atât de nesemnificativ încât nu are un impact special asupra vieții Pământului.

Cantitatea de energie solară care intră pe Pământ

Acum, când se determină compoziția spectrului utilizat în beneficiul omenirii, ar trebui să se observe o altă caracteristică importantă a acestei resurse. Utilizarea energiei solare pe Pământ pare foarte promițătoare și pentru că este disponibilă într-un număr destul de mare la costuri practic minime pentru procesare. Cantitatea totală de energie emisă de stea este extrem de mare, dar aproximativ 47% din suprafața Pământului atinge echivalentul a șapte sute patruzeci de kilowați-oră. Pentru comparație, observăm că doar un kilowatt-oră poate oferi o funcționare de zece ani a unui bec 100 de wați.

Puterea radiației solare și utilizarea energiei pe Pământ, desigur, depinde de o serie de factori: condițiile climatice, unghiul de incidență al razelor de pe suprafață, timpul anului și localizarea geografică.

Când și cât de mult

Nu este greu de ghicit că cantitatea zilnică de energie solară ajunge la suprafața Pământului este în continuă schimbare, așa cum este direct dependentă de poziția planetelor în raport cu soarele și mișcarea stelei. Acesta a fost mult timp cunoscut faptul că, în lumina după-amiază cât posibil, în timp ce în dimineața și seara, numărul de raze ajunge la suprafata este mult mai mică.

Cu încredere putem spune că utilizarea energiei solare va fi cele mai productive în regiunile, cât mai aproape de banda ecuatorial, pentru că este în cazul în care diferența dintre ratele mai mari și mai mici este minim, indicând faptul că suma maximă de radiații ajunge la suprafața planetei. De exemplu, pe teritoriul zonelor deșertice din Africa cantitatea anuala de radiatii ajunge la o medie de 2200 de kilowați-oră, în timp ce în Canada sau, de exemplu, cifrele de mai puțin de 1.000 de kilowați-oră de Europa Centrală.

Energia solară în istorie

Dacă ne gândim cât de mult posibil, încercările de a "îmblânzi" marea stea care ne încălzește planeta a început în cele mai vechi timpuri în vremea păgânismului, când fiecare element a fost întruchipat într-o divinitate separată. Cu toate acestea, desigur, atunci despre utilizarea energiei solare, chiar și discursul nu ar putea fi - în lumea magică a domnit.

Tema folosirii energiei Soarelui pe Pământ a început să se dezvolte în mod activ numai la sfârșitul secolului al XIV-lea - începutul secolului al XX-lea. O adevărată descoperire în domeniul științei a fost făcută în 1839 de Alexander Edmond Becquerel, care a reușit să devină pionierul efectului fotovoltaic. Studiul acestui subiect a crescut semnificativ, iar deja 44 de ani mai târziu, Charles Fritz a reușit să proiecteze primul modul, bazat pe seleniu placat cu aur. O astfel de utilizare a energiei Soarelui pe Pământ a dat o cantitate mică de energie electrică eliberată - producția totală nu a fost mai mare de 1%. Cu toate acestea, pentru întreaga omenire, aceasta a fost o descoperire reală, deschizând noi orizonturi ale științei, pe care niciodată nu am visat-o niciodată înainte.

O contribuție semnificativă la dezvoltarea energiei solare a fost făcută în timp util de Albert Einstein însuși. În lumea modernă, numele omului de știință este mai des asociat cu faimoasa sa teorie a relativității, dar, de fapt, i sa acordat Premiul Nobel pentru studierea efectul fotoalimentar extern.

Pentru tehnologia actuală zi de utilizare a energiei solare în lumea trece prin ascensiunea meteorica, nu este mai puțin declin rapid, dar această ramură a cunoașterii este actualizat constant cu noi fapte, și se speră că în viitorul apropiat, în fața noastră se va deschide ușa spre o lume cu totul nouă.

Natura impotriva noastra

Am vorbit deja despre avantajele folosirii energiei Soarelui pe Pamant. Acum, să acordem atenție neajunsurilor acestei metode, care, din păcate, nu este mai mică.

Datorită dependenței directe de locația geografică, condițiile climatice și mișcarea soarelui, generarea energiei solare în cantități suficiente necesită costuri teritoriale uriașe. Concluzia este că cu cât suprafața de consum și prelucrare a radiației solare este mai mare, cu atât mai multă cantitate de energie curată pe care o vom obține la ieșire. Plasarea unor astfel de sisteme uriașe necesită o cantitate mare de spațiu liber, ceea ce cauzează anumite dificultăți.

O altă problemă legată de utilizarea energiei Soarelui pe Pământ este dependența directă de timpul zilei, deoarece producția pe timp de noapte va fi zero, iar dimineața și seara este extrem de nesemnificativă.

Un factor de risc suplimentar este vremea în sine - schimbările bruște ale condițiilor pot avea un impact foarte negativ asupra funcționării acestui tip de sistem, deoarece acestea cauzează dificultăți în depanarea capacității necesare. Într-un sens, situațiile cu o schimbare bruscă a cantității de absorbție și de producție pot fi periculoase.

Curățenie, dar costisitoare

Utilizarea energiei solare pe Pământ este dificilă în prezent din cauza costului său ridicat. Fotoculturile necesare pentru implementarea proceselor principale au un cost destul de ridicat. Bineînțeles, aspectele pozitive ale utilizării acestui tip de resursă o fac să recupereze, însă din punct de vedere economic, nu este necesar să vorbim despre plata integrală a costurilor monetare.

Cu toate acestea, după cum arată tendința, prețul celulelor fotovoltaice scade treptat, astfel încât în ​​timp, această problemă poate fi rezolvată complet.

Inconveniente ale procesului

Folosirea Soarelui ca sursă de energie este, de asemenea, o provocare deoarece acest mod de prelucrare a resurselor este destul de laborios și incomod. Consumul și prelucrarea radiațiilor depind în mod direct de puritatea plăcilor, ceea ce este destul de dificil de asigurat. În plus, încălzirea elementelor, care poate fi prevenită numai prin utilizarea celor mai puternice sisteme de răcire, are de asemenea un efect extrem de negativ asupra procesului, ceea ce necesită costuri suplimentare de material, nu în ultimul rând.

În plus, plăcile utilizate în colectoarele solare, după 30 de ani de activitate activă, devin treptat nepotrivite pentru utilizare, iar costul fotocuctelor a fost discutat mai devreme.

Problema ecologică

Anterior sa spus că utilizarea unei astfel de resurse ar putea salva omenirea de probleme serioase cu mediul în viitor. Sursa de resurse și produsul final sunt cu adevărat ecologice.

Cu toate acestea, utilizarea energiei solare, principiul colectorilor solare, este utilizarea plăcilor speciale cu fotocelule, care necesită o masă de substanțe toxice: plumb, arsen sau potasiu. Utilizarea lor nu dăunează mediului, totuși, având în vedere perioada limitată de funcționare a acestora, cu timpul, utilizarea de napolitane poate fi o problemă gravă.

Pentru a limita impactul negativ asupra mediului, producătorii trec treptat la plăci subțiri, care au un cost mai mic și mai puțin dăunătoare pentru mediu.

Metodele de transformare a radiației în energie

Filmele și cărțile despre viitorul omenirii ne dau aproape aproape aproximativ aceeași imagine a acestui proces, care, de fapt, poate să difere substanțial de realitate. Există mai multe moduri de a converti.

Cea mai obișnuită este utilizarea descrisă anterior a fotocelulelor.

Ca alternativă, omenirea folosește în mod activ energie termică solară, bazată pe încălzirea suprafețelor speciale, ceea ce permite direcționarea corectă a temperaturii obținute pentru încălzirea apei. Dacă simplificați procesul cât mai mult posibil, acesta poate fi comparat cu tancurile folosite pentru cabina de duș de vară în case particulare.

O altă modalitate de utilizare a radiațiilor pentru generarea de energie este "pânza solare", care poate funcționa numai în spațiu aerian. Un astfel de sistem transformă radiația în energie cinetică.

Problema lipsei de producție în timpul balonul de noapte rezolvată parțial centrale solare, lucru continuă din cauza acumulării de energie eliberată și durata procesului de răcire.

Noi și energia solară

Resursele energetice ale soarelui și ale vântului de pe Pământ sunt folosite destul de activ, deși adesea nu o observăm. A fost deja menționat încălzirea comună a apei într-un duș de vară. De fapt, cel mai adesea, energia solară este folosită în acest scop. Cu toate acestea, există multe alte exemple: aproape fiecare magazin de iluminat poate găsi becuri care pot funcționa fără energie electrică chiar și noaptea, datorită energiei acumulate în timpul zilei.

Instalațiile bazate pe fotocelule sunt utilizate în mod activ pe toate tipurile de stații de pompare și sisteme de ventilație.

Ieri, astăzi, mâine

Una dintre cele mai importante resurse pentru omenire este energia solară, iar perspectivele de utilizare a acesteia sunt extrem de mari. Sucursala dată este finanțată, extinsă și îmbunătățită în mod activ. Acum, energia solară este dezvoltată cel mai mult în SUA, unde unele regiuni o utilizează ca sursă alternativă de nutriție completă. De asemenea, funcționează centrale electrice de acest tip deșertul Mojave. Alte țări au adoptat mult timp un astfel de tip de electricitate, care, în viitorul apropiat, poate rezolva problema poluării mediului.