Sa mga nakalipas na taon, partikular na interesado ang mga siyentipiko sa mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya. Maaga o huli ay mauubos ang langis at gas, kaya dapat nating isipin kung paano tayo mabubuhay sa ganitong sitwasyon ngayon. Ang mga windmill ay aktibong ginagamit sa Europa, may nagsisikap na kunin ang enerhiya mula sa karagatan, at pag-uusapan natin ang tungkol sa solar energy. Pagkatapos ng lahat, ang isang bituin na nakikita natin halos araw-araw sa kalangitan ay makakatulong sa atin na makatipid ng hindi nababagong mga mapagkukunan at mapabuti ang kapaligiran. Ang halaga ng araw para sa Earth ay mahirap i-overestimate - nagbibigay ito ng init, liwanag at nagpapahintulot sa lahat ng buhay sa planeta na gumana. Kaya bakit hindi humanap ng ibang gamit para dito?
Kaunting kasaysayan
Sa kalagitnaan ng ika-19 na siglo, natuklasan ng physicist na si Alexander Edmond Becquerel ang photovoltaic effect. At sa pagtatapos ng siglo, nilikha ni Charles Fritts ang unang aparato na may kakayahang mag-convert ng solar energy sa kuryente. Para dito, ginamit ang selenium na pinahiran ng manipis na layer ng ginto. Ang epekto ay mahina, ngunit ang imbensyon na ito ay madalas na nauugnay sa simula ng panahon ng solar energy. Ang ilang mga iskolar ay hindi sumasang-ayon sa pormulasyon na ito. Tinatawag nila ang tagapagtatag ng panahon ng solar energy na sikat na siyentipiko sa mundo na si Albert Einstein. Noong 1921taon na natanggap niya ang Nobel Prize para sa pagpapaliwanag ng mga batas ng panlabas na photoelectric effect.
Mukhang ang solar energy ay isang magandang paraan ng pag-unlad. Ngunit maraming mga hadlang para makapasok ito sa bawat tahanan - pangunahin sa ekonomiya at kapaligiran. Ano ang bumubuo sa halaga ng mga solar panel, anong pinsala ang maaaring gawin ng mga ito sa kapaligiran at kung ano ang iba pang paraan upang makabuo ng enerhiya, malalaman natin sa ibaba.
Mga paraan ng pagtitipid
Ang pinaka-kagyat na gawain na nauugnay sa pag-amo ng enerhiya ng araw ay hindi lamang ang pagtanggap nito, kundi pati na rin ang akumulasyon nito. At iyon ang pinakamahirap. Sa kasalukuyan, nakabuo lamang ang mga siyentipiko ng 3 paraan upang ganap na mapaamo ang solar energy.
Ang una ay batay sa paggamit ng parabolic mirror at parang paglalaro ng magnifying glass, na pamilyar sa lahat mula pagkabata. Ang liwanag ay dumadaan sa lens, nagtitipon sa isang punto. Kung maglalagay ka ng isang piraso ng papel sa lugar na ito, ito ay iilaw, dahil ang temperatura ng tumawid na sinag ng araw ay hindi kapani-paniwalang mataas. Ang parabolic mirror ay isang malukong disk na kahawig ng isang mababaw na mangkok. Ang salamin na ito, hindi tulad ng isang magnifying glass, ay hindi nagpapadala, ngunit sumasalamin sa sikat ng araw, na kinokolekta ito sa isang punto, na kadalasang nakadirekta sa isang itim na tubo na may tubig. Ang kulay na ito ay ginagamit dahil ito ay pinakamahusay na sumisipsip ng liwanag. Ang tubig sa tubo ay pinainit ng sikat ng araw at maaaring gamitin upang makabuo ng kuryente o magpainit ng maliliit na bahay.
Flat Heater
Gumagamit ang paraang itoisang ganap na naiibang sistema. Ang solar energy receiver ay mukhang isang multilayer na istraktura. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo nito ay ganito ang hitsura.
Sa pagdaan sa salamin, tumama ang mga sinag sa madilim na metal, na, gaya ng alam mo, mas sumisipsip ng liwanag. Ang solar radiation ay nagiging thermal energy at pinapainit ang tubig, na nasa ilalim ng iron plate. Dagdag pa, ang lahat ay nangyayari tulad ng sa unang paraan. Ang pinainit na tubig ay maaaring gamitin para sa pagpainit ng espasyo o para sa pagbuo ng elektrikal na enerhiya. Totoo, hindi sapat ang pagiging epektibo ng paraang ito para magamit saanman.
Bilang panuntunan, ang solar energy na nakukuha sa ganitong paraan ay init. Upang makabuo ng kuryente, ang ikatlong paraan ay mas madalas na ginagamit.
Solar cells
Higit sa lahat pamilyar tayo sa ganitong paraan ng pagkuha ng enerhiya. Kabilang dito ang paggamit ng iba't ibang mga baterya o solar panel, na makikita sa mga bubong ng maraming modernong bahay. Ang pamamaraang ito ay mas kumplikado kaysa sa naunang inilarawan, ngunit mas maaasahan. Siya ang gumagawang posible na gawing kuryente ang solar energy sa isang pang-industriyang sukat.
Ang mga espesyal na panel na idinisenyo upang kumuha ng mga sinag ay ginawa mula sa mga pinayamang kristal na silikon. Ang liwanag ng araw, na bumabagsak sa kanila, ay nagpapaalis ng elektron sa orbit. Ang isa pa ay agad na nagsisikap na kunin ang lugar nito, kaya ang isang tuluy-tuloy na gumagalaw na kadena ay nakuha, na lumilikha ng isang kasalukuyang. Kung kinakailangan, ito ay agad na ginagamit upang magbigay ng mga aparato o naipon sa formkuryente sa mga espesyal na baterya.
Ang katanyagan ng pamamaraang ito ay nabigyang-katwiran sa pamamagitan ng katotohanang pinapayagan ka nitong makakuha ng higit sa 120 watts mula sa isang metro kuwadrado lamang ng mga solar panel. Kasabay nito, ang mga panel ay may medyo maliit na kapal, na nagpapahintulot sa kanila na mailagay halos kahit saan.
Mga uri ng mga silicon panel
May ilang uri ng solar cell. Ang una ay ginawa gamit ang single-crystal silicon. Ang kanilang kahusayan ay halos 15%. Ang mga solar panel na ito ang pinakamahal.
Ang kahusayan ng mga elementong gawa sa polycrystalline silicon ay umabot sa 11%. Mas mura ang mga ito, dahil ang materyal para sa kanila ay nakuha gamit ang isang pinasimple na teknolohiya. Ang ikatlong uri ay ang pinaka-ekonomiko at may pinakamababang kahusayan. Ang mga ito ay mga panel na gawa sa amorphous na silikon, iyon ay, hindi kristal. Bilang karagdagan sa mababang kahusayan, mayroon silang isa pang makabuluhang disbentaha - fragility.
Ang ilang mga tagagawa ay gumagamit ng magkabilang panig ng solar panel upang pataasin ang kahusayan - likod at harap. Nagbibigay-daan ito sa iyong kumuha ng liwanag sa malalaking volume at pinapataas ang dami ng enerhiyang natatanggap ng 15-20%.
Domestic producer
Solar energy sa Earth ay nagiging mas laganap. Maging sa ating bansa, interesado silang pag-aralan ang industriyang ito. Sa kabila ng katotohanan na ang pagbuo ng alternatibong enerhiya ay hindi masyadong aktibo sa Russia, ang ilang tagumpay ay nakamit. Sa kasalukuyan, maraming mga organisasyon ang nakikibahagi sa paglikha ng mga panel para sa solar energy - pangunahinmga siyentipikong institusyon ng iba't ibang larangan at pabrika para sa paggawa ng mga kagamitang elektrikal.
- NPF "Kvark".
- OJSC Kovrov Mechanical Plant.
- All-Russian Research Institute of Electrification of Agriculture.
- NGO Engineering.
- AO VIEN.
- OJSC "Ryazan plant of metal-ceramic device".
- JSC Pravdinsky Pilot Plant of Power Sources Pozit.
Ito ay maliit na bahagi lamang ng mga negosyong aktibong kasangkot sa pagbuo ng alternatibong enerhiya sa Russia.
Epekto sa kapaligiran
Ang pagtanggi sa mga pinagmumulan ng enerhiya ng karbon at langis ay konektado hindi lamang sa katotohanang mauubos ang mga mapagkukunang ito sa madaling panahon. Ang katotohanan ay ang mga ito ay lubhang nakakapinsala sa kapaligiran - sila ay nagpaparumi sa lupa, hangin at tubig, nag-aambag sa pag-unlad ng mga sakit sa mga tao at binabawasan ang kaligtasan sa sakit. Kaya naman ang mga alternatibong pinagkukunan ng enerhiya ay dapat na environment friendly.
Silicon, na ginagamit sa paggawa ng mga photovoltaic cell, ay ligtas mismo dahil ito ay isang natural na materyal. Ngunit pagkatapos itong linisin, nananatili ang basura. Sila ang maaaring makapinsala sa mga tao at sa kapaligiran kung ginamit nang hindi wasto.
Bilang karagdagan, sa isang lugar na ganap na puno ng mga solar panel, maaaring maputol ang natural na pag-iilaw. Ito ay hahantong sa mga pagbabago sa umiiral na ecosystem. Ngunit sa pangkalahatan, ang epekto sa kapaligiran ng mga device na idinisenyo upang i-convert ang solar energy ay minimal.
Economy
Ang pinakamalaking gastos para sa paggawa ng mga solar panel ay nauugnay sa mataas na halaga ng mga hilaw na materyales. Tulad ng nalaman na natin, ang mga espesyal na panel ay nilikha gamit ang silikon. Sa kabila ng katotohanan na ang mineral na ito ay malawak na ipinamamahagi sa kalikasan, may mga malalaking problema na nauugnay sa pagkuha nito. Ang katotohanan ay ang silikon, na bumubuo ng higit sa isang-kapat ng masa ng crust ng lupa, ay hindi angkop para sa paggawa ng mga solar cell. Para sa mga layuning ito, tanging ang pinakadalisay na materyal na nakuha ng isang pang-industriyang pamamaraan ay angkop. Sa kasamaang palad, ang pagkuha ng pinakadalisay na silicon mula sa buhangin ay napakaproblema.
Ang presyo ng mapagkukunang ito ay maihahambing sa uranium na ginagamit sa mga nuclear power plant. Kaya naman ang halaga ng mga solar panel ay kasalukuyang nananatili sa medyo mataas na antas.
Mga modernong teknolohiya
Ang mga unang pagtatangka na paamuhin ang solar energy ay lumabas na matagal na ang nakalipas. Simula noon, maraming mga siyentipiko ang aktibong nakikibahagi sa paghahanap para sa pinaka mahusay na kagamitan. Ito ay dapat na hindi lamang cost-effective, ngunit din compact. Ang kahusayan nito ay dapat magsumikap sa maximum.
Ang mga unang hakbang patungo sa perpektong aparato para sa pagtanggap at pag-convert ng solar energy ay ginawa sa pamamagitan ng pag-imbento ng mga silicon na baterya. Siyempre, ang presyo ay medyo mataas, ngunit ang mga panel ay maaaring ilagay sa mga bubong at dingding ng mga bahay, kung saan hindi sila makakaabala sa sinuman. At hindi maikakaila ang kahusayan ng naturang mga baterya.
Ngunit ang pinakamahusay na paraan upang mapataas ang katanyagan ng solar energy ay gawing mas mura ito. Iminungkahi na ng mga German scientist na palitan ang silicon ng mga synthetic fibers na maaaring isama satela o iba pang materyales. Ang kahusayan ng naturang solar na baterya ay hindi masyadong mataas. Ngunit ang isang kamiseta na may interspersed na sintetikong mga hibla ay maaaring magbigay ng kuryente sa isang smartphone o player. Ang trabaho ay aktibong isinasagawa sa larangan ng nanotechnology. Malamang na hahayaan nila ang araw na maging pinakasikat na pinagmumulan ng enerhiya ngayong siglo. Ang mga espesyalista sa Scates AS mula sa Norway ay nagpahayag na na ang nanotechnology ay magbabawas sa gastos ng mga solar panel ng 2 beses.
Solar energy para sa tahanan
Ang self-sustaining na pabahay ay pangarap ng marami: walang pag-asa sa sentralisadong pag-init, walang problema sa pagbabayad ng mga bayarin, at walang pinsala sa kapaligiran. Ngayon, maraming mga bansa ang aktibong nagtatayo ng mga pabahay na kumukonsumo lamang ng enerhiya na nakuha mula sa mga alternatibong mapagkukunan. Ang isang kapansin-pansing halimbawa ay ang tinatawag na solar house.
Sa panahon ng proseso ng konstruksiyon, mangangailangan ito ng mas maraming pamumuhunan kaysa sa tradisyonal. Ngunit pagkatapos ng ilang taon ng operasyon, lahat ng gastos ay magbabayad - hindi mo kailangang magbayad para sa pagpainit, mainit na tubig at kuryente. Sa isang solar house, ang lahat ng mga komunikasyon na ito ay nakatali sa mga espesyal na photovoltaic panel na inilagay sa bubong. Bukod dito, ang mga mapagkukunan ng enerhiya na nakuha sa ganitong paraan ay hindi lamang ginagastos sa mga kasalukuyang pangangailangan, ngunit naipon din para magamit sa gabi at sa maulap na panahon.
Sa kasalukuyan, ang pagtatayo ng mga naturang bahay ay isinasagawa hindi lamang sa mga bansang malapit sa ekwador, kung saan ito ay pinakamadaling makakuha ng solar energy. Ang mga ito ay itinayo din saCanada, Finland at Sweden.
Mga kalamangan at kahinaan
Ang pagbuo ng mga teknolohiya na nagpapahintulot sa paggamit ng solar energy saanman ay maaaring maging mas aktibo. Ngunit may ilang mga dahilan kung bakit hindi pa rin ito prayoridad. Tulad ng sinabi namin sa itaas, sa panahon ng paggawa ng mga panel, ang mga sangkap na nakakapinsala sa kapaligiran ay ginawa. Bilang karagdagan, ang natapos na kagamitan ay naglalaman ng gallium, arsenic, cadmium at lead.
Ang pangangailangang i-recycle ang mga photovoltaic panel ay nagdudulot din ng maraming katanungan. Pagkatapos ng 50 taon ng operasyon, ang mga ito ay hindi na magagamit at kailangang sirain kahit papaano. Magdudulot ba ito ng malaking pinsala sa kalikasan? Ito rin ay nagkakahalaga ng pagsasaalang-alang na ang solar energy ay isang pabagu-bagong mapagkukunan, ang kahusayan nito ay nakasalalay sa oras ng araw at panahon. At ito ay isang makabuluhang disbentaha.
Pero, siyempre, may mga plus. Ang enerhiya ng solar ay maaaring minahan halos kahit saan sa Earth, at ang kagamitan upang makagawa at mag-convert nito ay maaaring sapat na maliit upang magkasya sa likod ng isang smartphone. Higit sa lahat, ito ay isang renewable na mapagkukunan, ibig sabihin, ang dami ng solar energy ay mananatiling hindi magbabago sa loob ng hindi bababa sa isa pang libong taon.
Prospect
Ang pag-unlad ng mga teknolohiya sa larangan ng solar energy ay dapat humantong sa pagbawas sa halaga ng paglikha ng mga elemento. Lumilitaw na ang mga glass panel na maaaring i-install sa mga bintana. Ang pagbuo ng nanotechnology ay naging posible upang mag-imbento ng isang pintura na i-spray sa mga solar panel at maaaring palitan ang silicon layer. Kung ang halaga ng solar energy ay talagang bababa ng ilang beses, ang katanyagan nito ay tataas din ng maraming beses.
Ang paggawa ng maliliit na panel para sa indibidwal na paggamit ay magbibigay-daan sa mga tao na gumamit ng solar energy sa anumang kapaligiran - sa bahay, sa kotse o kahit sa labas ng lungsod. Dahil sa kanilang pamamahagi, bababa ang load sa centralized power grid, dahil ang mga tao ay makakapag-charge ng maliliit na electronics sa kanilang sarili.
Naniniwala ang mga eksperto sa shell na sa 2040 humigit-kumulang kalahati ng enerhiya ng mundo ang bubuo mula sa mga nababagong mapagkukunan. Nasa Germany na ngayon, ang pagkonsumo ng solar energy ay aktibong lumalaki, at ang lakas ng baterya ay higit sa 35 Gigawatts. Ang Japan ay aktibong nagpapaunlad din ng industriyang ito. Ang dalawang bansang ito ang nangunguna sa pagkonsumo ng solar energy sa mundo. Malamang na sasali sa kanila ang United States sa lalong madaling panahon.
Iba pang alternatibong mapagkukunan ng enerhiya
Hindi tumitigil ang mga siyentipiko sa pag-aalinlangan kung ano pa ang maaaring gamitin upang makabuo ng kuryente o init. Narito ang mga halimbawa ng mga pinaka-maaasahan na alternatibong mapagkukunan ng enerhiya.
Windmills ay matatagpuan na ngayon sa halos anumang bansa. Kahit na sa mga lansangan ng maraming mga lungsod ng Russia, ang mga parol ay naka-install na nagbibigay ng kanilang sarili ng kuryente mula sa enerhiya ng hangin. Tiyak na mas mataas ang kanilang gastos kaysa sa karaniwan, ngunit sa paglipas ng panahon ay mababawi nila ang pagkakaibang ito.
Medyo matagal na ang nakalipas, naimbento ang isang teknolohiya na nagbibigay-daan sa iyong makakuha ng enerhiya gamit angpagkakaiba sa temperatura ng tubig sa ibabaw ng karagatan at sa lalim. Ang Tsina ay aktibong bubuo ng direksyong ito. Sa mga darating na taon, sa baybayin ng Middle Kingdom, magtatayo sila ng pinakamalaking planta ng kuryente na tumatakbo sa teknolohiyang ito. Mayroong iba pang mga paraan upang gamitin ang dagat. Halimbawa, sa Australia plano nilang gumawa ng power plant na gumagawa ng enerhiya mula sa lakas ng agos.
Maraming iba pang paraan upang makabuo ng kuryente o init. Ngunit sa background ng maraming iba pang mga opsyon, ang solar energy ay talagang isang magandang direksyon sa pag-unlad ng agham.
