Saules enerģijas izmantošana uz Zemes. Saules enerģijas uz Zemes izmantošanas perspektīvas

Līdz šim ir problēma par enerģijas patēriņuir diezgan akūta - planētas resursi nav bezgalīgi un tā pastāvēšanas laikā cilvēcei ir diezgan izpostīta daba. Pašlaik aktīvi tiek iegūti akmeņogles un nafta, kuru rezerves katru dienu samazinās. Domāšanas spēja ļāva cilvēcei uzņemties neticamu soli nākotnē un izmantot kodolenerģiju, tādējādi radot milzīgu apdraudējumu visai videi.

Ne mazāk akūta ir ekoloģiski -Aktīvās kalnrūpniecības resursus un to turpmāka izmantošana kaitē stāvokli planētas, mainot ne tikai raksturu augsnes, un pat klimatiskie apstākļi.

Tāpēc vienmēr tiek pievērsta īpaša uzmanībatika dotas dabiskiem enerģijas avotiem, piemēram, ūdeni vai vēju. Visbeidzot, pēc tik daudziem gadiem aktīvi pētījumi un attīstība, cilvēce "izauga", lai izmantotu Saules enerģiju uz Zemes. Tas ir par viņu, kas tiks tālāk apspriests.

Kas šeit ir pievilcīgs?

Pirms uzsākt konkrētus piemērus,mēs uzzināsim, kā šāda veida pētnieku piesaistīšana enerģijas jomā no visas pasaules tika tik interesē. Tā galvenā vērtība ir neizsīkstošā. Neskatoties uz vairākām hipotēzēm, varbūtība, ka zvaigzne, piemēram, Saule, tuvākajā laikā tiks izlaista, ir ārkārtīgi maza. Tādēļ, pirms cilvēces, ir iespēja dabiski iegūt tīru enerģiju.

Otrā neapšaubāmā lietošanas priekšrocībaSaules enerģija uz Zemes ir šī risinājuma ekoloģiskā saderība. Ietekme uz vidi saskaņā ar tādiem nosacījumiem, būs nulle, kas savukārt nodrošina pasaulē, kur labāka nākotne, nekā vienu, kas atveras, kad pastāvīga ražošanas ierobežotu pazemes ūdens resursu.

Visbeidzot, mums jāpievērš īpaša uzmanība tam, ka saules enerģijas izmantošana ir vismazāk apdraudēta personai.

Cik tiešām

Tagad pieņemsim punktu. Saskaņā ar diezgan dzejveidīgo nosaukumu "saules enerģija" faktiski slēpj starojuma pārvēršanu elektroenerģijā, izmantojot īpaši izstrādātas tehnoloģijas. Šo procesu nodrošina fotogalvaniskās šūnas, kuras cilvēce aktīvi izmanto saviem mērķiem un gluži veiksmīgi.

Saules starojums

Tā vēsturiski notika, ka lietvārds"Radiācijas" ir persona, vairāk negatīva asociācijas nekā pozitīvi saistībā ar šīm cilvēku izraisītām katastrofām, kas ir spējušas izdzīvot pasauli viņa dzīves laikā. Tomēr tehnoloģija saules enerģijas izmantošana pasaulē ir saistīts strādāt ar viņu.

Patiesībā šis radiācijas veids ir elektromagnētiskais starojums, kura diapazons ir robežās no 2,8 līdz 3,0 μm.

Tātad veiksmīgi izmanto cilvēcesaules spektrs ir faktiski trīs veidu viļņi: UV (aptuveni 2%), aptuveni 49% ir ar gaismas viļņiem, un, visbeidzot, tāda pati summa veidoja infrasarkano starojumu. Saules enerģija ir neliels daudzums citu sastāvdaļu, bet to uzdevums ir tik maza, ka īpaša ietekme uz dzīvi viņiem nav zemes.

Saules enerģijas daudzums, kas nonāk Zemē

Tagad, kad kompozīcija tiek izmantota par labuCilvēka spektrs ir definēts, jāatzīmē šī resursa vēl viena svarīga iezīme. Saules enerģijas izmantošana uz Zemes, šķiet, ir ļoti daudzsološa arī tāpēc, ka tā ir pieejama daudzos skaitļos ar praktiski minimālām apstrādes izmaksām. Kopējais zvaigžņu izstarotās enerģijas daudzums ir ārkārtīgi liels, bet apmēram 47% no Zemes virsmas sasniedz 7000 kvadriljonu kilovatstundu ekvivalentu. Salīdzinājumam, mēs atzīmējam, ka tikai viena kilovatstunda stunda var nodrošināt 100 vatu spuldzes desmit gadu ekspluatāciju.

Saules starojuma jauda un enerģijas izmantošanauz Zemes, protams, ir atkarīgs no vairākiem faktoriem: klimatiskie apstākļi, staru biežuma leņķis uz virsmas, gada laiks un ģeogrāfiskā atrašanās vieta.

Kad un cik daudz

Ir viegli uzminēt, ka dienas summaSaules enerģija, kas nokļūst uz Zemes virsmas, nepārtraukti mainās, jo tieši tā ir atkarīga no planētas stāvokļa attiecībā pret Sauli un pašas gaismas kustību. Jau sen ir zināms, ka plkst. 12:00 starojums ir maksimāls, bet no rīta un vakarā staru skaits, kas sasniedz virsmu, ir daudz mazāks.

Ar drošību mēs to varam teiktSaules enerģija būs ražīgākais reģionos, jo netālu no ekvatoriālās joslā, jo tas ir, ja starpība starp augstākajām un zemākajām likmēm, ir minimāla, norādot, ka maksimālais starojuma sasniegt planētas virsmas. Piemēram, teritorijā tuksnesī jomās Āfrikas gada apjoms radiācijas sasniedz vidēji 2200 kilovatstundās, bet Kanādā, vai, piemēram, skaitļi, kas ir mazāk nekā 1000 kilovatstundās Centrāleiropā.

Saules spēks vēsturē

Ja jūs domājat pēc iespējas plašāk, izmēģiniet"Tame" lielā zvaigzne, kas sasilda mūsu planētu, sākās senos laikos pagānu laikā, kad katrs elements bija iemiesots atsevišķā dvēselē. Tomēr, protams, tad par saules enerģijas izmantošanu pat runa nevarēja būt - pasaulē valdīja burvība.

Tēma ir izmantot Saules enerģiju uz Zemesaktīvi pieaudzis tikai XIV gs. beigās - XX gs. sākumā. 1839. gadā reālu sasniegumu zinātnē radīja Aleksandrs Edmoms Bekerels, kurš spēja kļūt par fotoelektriskā efekta pionieri. Pētījums par šo tēmu ir ievērojami pieaudzis, un jau 44 gadus vēlāk Charles Fritz spēja izstrādāt pirmo moduli, kas balstīts uz zeltīta selēna. Šāds Saules enerģijas uz Zemes izmantojums atbrīvoja nelielu daudzumu elektroenerģijas - kopējā izlaide bija ne vairāk kā 1%. Tomēr visai cilvēcei tas bija reāls sasniegums, atklājot jaunus zinātnes horizontus, par kuriem mēs nekad vēl nebija sapņojuši.

Ievērojams ieguldījums saules enerģijas attīstībāviņa laikā ieviesa pašu Albertu Einšteinu. Mūsdienu pasaulē zinātnieka vārds biežāk ir saistīts ar viņa slaveno relativitātes teoriju, bet patiesībā viņam tika piešķirta Nobela prēmija ārējās fotoelektriskās iedarbības izpētei.

Līdz šim enerģētikas tehnoloģijasSaule uz Zemes pārdzīvo krītas, tas ir ne mazāk straujš kritums, bet šis filiāle zināšanas tiek pastāvīgi papildināts ar jauniem faktiem, un ir cerība, ka pārskatāmā nākotnē priekšā mums atvērs durvis uz pilnīgi jaunu pasauli.

Daba pret mums

Mēs jau runājām par priekšrocībām, kā izmantot Saules enerģiju uz Zemes. Tagad pievērsīsim uzmanību šīs metodes trūkumiem, kas, diemžēl, nav mazāk.

Tā kā ir tieša atkarība no ģeogrāfiskāsatrašanās vieta, klimatiskie apstākļi un Saules kustība, saules enerģijas ražošana pietiekamā daudzumā prasa milzīgas teritoriālas izmaksas. Apakšējā līnija ir tāda, ka jo lielāka ir saules starojuma patēriņa un apstrādes platība, jo lielāka ir tīrās enerģijas daudzums, ko mēs iegūsim produkcijā. Lai izvietotu tik lielas sistēmas, ir nepieciešams liels brīvas vietas apjoms, kas rada noteiktas grūtības.

Vēl viena problēma, kas saistīta arno Saules enerģijas uz Zemes, ir tieši atkarīga no dienas, jo nakts laikā ražošana būs nulle, bet no rīta un vakarā laiks ir ārkārtīgi nenozīmīgs.

Papildu riska faktors pats par sevi irlaika apstākļi - pēkšņas izmaiņas apstākļos var ļoti negatīvi ietekmēt šāda veida sistēmas darbību, jo tās rada grūtības nepieciešamās jaudas atkļūdošanā. Dažos gadījumos situācijas ar straujām izmaiņām absorbcijas un ražošanas apjomā var būt bīstamas.

Tīrs, bet dārgs

Saules enerģijas izmantošana uz Zemespašlaik ir grūti, jo tā ir dārga. Galveno procesu ieviešanai nepieciešamie fotoelementi ir samērā dārgi. Protams, šāda veida resursu izmantošanas pozitīvie aspekti padara to atmaksājamu, bet no ekonomiskā viedokļa brīdī, kad nav nepieciešams runāt par monetāro izmaksu atmaksāšanu.

Tomēr, kā liecina tendence, fotoelektrisko elementu cena pakāpeniski samazinās, tāpēc ar laiku šī problēma var tikt pilnībā atrisināta.

Procesa neērtības

Saules kā enerģijas avota izmantošanair arī grūtības, jo šis apstrādes resursu veids ir diezgan darbietilpīgs un neērts. Radiācijas patēriņš un apstrāde tieši atkarīgi no plākšņu tīrības, kas ir diezgan problemātiska. Turklāt elementu sildīšana, ko var novērst tikai, izmantojot visspēcīgākās dzesēšanas sistēmas, arī ir ārkārtīgi negatīva ietekme uz procesu, un tas prasa arī papildu materiālu izmaksas.

Turklāt plāksnes izmanto saules kolektoriem, pēc 30 gadu ilgas aktīvas darba pamazām nāk nolaists, jo izmaksas par iepriekš minētajiem saules šūnas.

Ekoloģiskais jautājums

Agrāk tika teikts, ka šāda veida izmantošanaresurss var ietaupīt cilvēci no pietiekami nopietnām problēmām ar vidi nākotnē. Resursu avots un gala produkts patiešām ir ekoloģiski tīri.

Tomēr saules enerģijas izmantošana,saules kolektoru princips ir īpašu plākšņu izmantošana ar fotoelementiem, kam nepieciešama toksisku vielu masa: svins, arsēns vai kālijs. To izmantošana nekaitē apkārtējai videi, tomēr, ņemot vērā to ierobežoto darbības ilgumu laika gaitā, vafeļu izmantošana var būt nopietna problēma.

Lai ierobežotu negatīvo ietekmi uz vidi, ražotāji pakāpeniski pāriet uz plānas plēves plāksnēm, kurām ir zemākas izmaksas un mazāk kaitīga videi.

Radīšanas pārveidošanas enerģija metodes

Filmas un grāmatas par cilvēces nākotni dod mumsgandrīz vienmēr par tādu pašu priekšstatu par šo procesu, kas faktiski var ievērojami atšķirties no realitātes. Ir vairāki konvertēšanas veidi.

Visbiežāk ir iepriekš aprakstīts fotoelementu izmantojums.

Kā alternatīva, cilvēce ir aktīviizmanto saules siltumenerģiju, pamatojoties uz īpašu virsmu apsildīšanu, kas ļauj pareizi iegūt iegūto temperatūru, lai uzsildītu ūdeni. Ja jūs, cik vien iespējams, vienkāršojat procesu, to var salīdzināt ar tvertnēm, kuras tiek izmantotas vasaras dušu privātmājās.

Vēl viens veids, kā izmantot starojumuEnerģijas ražošana ir "saules buru", kas darbojas tikai bez gaisa telpas. Šī veida sistēma pārveido starojumu kinētiskajā enerģijā.

Problēma, ka trūkst paaudzes naktīdienu daļēji atrisina ar saules balonu spēkstacijām, kuru darbs turpinās enerģijas uzkrāšanās un dzesēšanas procesa ilguma dēļ.

Mēs un saules enerģija

Saules un vēja enerģijas resursi uz Zemestiek izmantoti diezgan aktīvi, lai gan mēs bieži to neievēro. Jau tika pieminēta kopējā ūdens sildīšana vasaras dušā. Faktiski visbiežāk saules enerģija tiek izmantota šim nolūkam. Tomēr ir daudz citu piemēru: gandrīz katrā apgaismes veikalā var atrast spuldzes, kas strādā bez elektroenerģijas pat naktī, pateicoties dienas laikā uzkrātai enerģijai.

Iekārtas, kuru pamatā ir fotoelementi, aktīvi tiek izmantotas visu veidu sūkņu stacijās un ventilācijas sistēmās.

Vakar, šodien, rīt

Viens no svarīgākajiem resursiem cilvēcei -saules enerģija, un tās izmantošanas perspektīvas ir ārkārtīgi lielas. Dotā nozare tiek aktīvi finansēta, paplašināta un uzlabota. Tagad saules enerģija ir maksimāli attīstīta ASV, kur daži reģioni to izmanto kā pilnvērtīgu alternatīvu uztura avotu. Tāpat šāda tipa spēkstacijas darbojas Mojaves tuksnesī. Citas valstis jau sen ir apguvušas kursu par šāda veida elektroenerģiju, kas tuvākajā laikā varbūt atrisinās vides piesārņojuma problēmu.