Idag är problemet med energiförbrukning ganska akut - planetens resurser är inte oändliga, och under dess existens har mänskligheten i stort sett ödelagt det som gavs av naturen. För närvarande bryts kol och olja aktivt, vars reserver blir mindre för varje dag. Tankens kraft tillät mänskligheten att ta ett otroligt steg in i framtiden och använda atomenergi, vilket tillsammans med denna välsignelse förde med sig en enorm fara för hela miljön.
Miljöfrågan är inte mindre akut - aktivt utvinning av resurser och deras fortsatta användning påverkar planetens tillstånd negativt och förändrar inte bara markens natur, utan även klimatförhållandena.
Därför har särskild uppmärksamhet alltid ägnats naturliga energikällor, som vatten eller vind. Slutligen, efter så många år av aktiv forskning och utveckling, har mänskligheten "växt upp" till användningen av solenergi på jorden. Det är om honom som vi kommer att diskutera vidare.
Vad är det som är så attraktivt med det här
Innan vi går vidare till specifika exempel, låt oss ta reda på varför forskare runt om i världen är så intresserade av den här typen av energiproduktion. Dess huvudsakliga tillgång kan kallas outtömlighet. Trots många hypoteser är sannolikheten att en stjärna som solen slocknar inom en snar framtid extremt liten. Det betyder att mänskligheten har möjlighet att ta emot ren energi på ett helt naturligt sätt.
Den andra otvivelaktiga fördelen med att använda solenergi på jorden är miljövänligheten med detta alternativ. Påverkan på miljön under sådana förhållanden kommer att vara noll, vilket i sin tur ger hela världen en mycket ljusare framtid än den som öppnar upp med ett ständigt uttag av begränsade underjordiska resurser.
Slutligen bör särskild uppmärksamhet ägnas det faktum att användningen av solenergi utgör den minsta faran för människor.
Really
Låt oss nu komma till saken. Det något poetiska namnet "solenergi" döljer faktiskt omvandlingen av strålning till elektricitet med hjälp av specialutvecklade tekniker. Denna process tillhandahålls av fotovoltaiska celler, som mänskligheten använder extremt aktivt för sina egna syften, och ganska framgångsrikt.
Solstrålning
Det hände så historiskt att substantivet "strålning" framkallar fler negativa associationer än positiva i samband med de konstgjorda katastrofer som världen lyckades överleva under sin livstid. Icke desto mindre ger tekniken att använda solens energi på jorden möjlighet att arbeta med den.
I grund och botten,denna typ av strålning är elektromagnetisk strålning, vars räckvidd är mellan 2,8 och 3,0 mikron.
Det solspektrum som mänskligheten använder så framgångsrikt består faktiskt av tre typer av vågor: ultraviolett (cirka 2%), cirka 49% är ljusvågor och slutligen samma mängd finns i infraröd strålning. Solenergi har ett litet antal andra komponenter, men deras roll är så obetydlig att de inte har någon speciell inverkan på jordens liv.
Mängden solenergi som träffar jorden
Nu när sammansättningen av det spektrum som används till mänsklighetens fördel har bestämts, bör ytterligare en viktig egenskap hos denna resurs noteras. Användningen av solenergi på jorden verkar mycket lovande också eftersom den finns tillgänglig i ganska stora mängder till nästan minimala bearbetningskostnader. Den totala mängden energi som sänds ut av en stjärna är extremt hög, men cirka 47% når jordens yta, vilket är lika med sjuhundra kvadriljoner kilowattimmar. Som jämförelse noterar vi att endast en kilowattimme kan ge en tioårig drift av en glödlampa med en effekt på hundra watt.
Kraften hos solens strålning och användningen av energi på jorden beror naturligtvis på ett antal faktorer: klimatförhållanden, strålarnas infallsvinkel på ytan, årstid och geografisk plats.
När och hur mycket
Det är lätt att gissa att den dagliga mängden solenergi som faller på ytanJorden förändras ständigt, eftersom det direkt beror på planetens position i förhållande till solen och själva armaturens rörelse. Det har länge varit känt att vid middagstid är strålningen maximal, medan antalet strålar som når ytan på morgonen och kvällen är mycket mindre.
Vi kan med tillförsikt säga att användningen av solenergi kommer att vara mest produktiv i regioner så nära ekvatorialremsan som möjligt, eftersom det är där skillnaden mellan de högsta och lägsta indikatorerna är minimal, vilket indikerar maximal mängd strålning som når planetens yta. Till exempel, i de afrikanska ökenområdena når den årliga mängden strålning i genomsnitt 2200 kilowattimmar, medan siffrorna i Kanada eller till exempel Centraleuropa inte överstiger 1000 kilowattimmar.
Solenergi i historien
Om du tänker så brett som möjligt, började försöken att "tämja" den stora ljuskällan som värmer vår planet i antiken under hedendomen, när varje element förkroppsligades av en separat gudom. Men då var det förstås inte aktuellt att använda solenergi - magin rådde i världen.
Ämnet om att använda solens energi på jorden började aktivt tas upp först i slutet av 1300-talet - början av 1900-talet. Ett verkligt genombrott inom vetenskapen gjordes 1839 av Alexander Edmond Becquerel, som lyckades bli upptäckaren av solcellseffekten. Studiet av detta ämne har ökat avsevärt, och efter 44 år kunde Charles Fritts designa den första någonsinmodul baserad på guldpläterad selen. Denna användning av solens energi på jorden gav en liten mängd frigjord elektricitet - den totala mängden produktion uppgick då till inte mer än 1%. Men för hela mänskligheten var detta ett verkligt genombrott som öppnade nya vetenskapshorisonter, som man inte ens hade drömt om tidigare.
Albert Einstein gjorde själv ett betydande bidrag till utvecklingen av solenergi. I den moderna världen förknippas vetenskapsmannens namn oftare med hans berömda relativitetsteori, men i själva verket tilldelades han Nobelpriset just för att ha studerat den externa fotoelektriska effekten.
Till denna dag upplever tekniken för att använda solenergi på jorden antingen snabba uppgångar eller inte mindre snabba fall, men denna kunskapsgren uppdateras ständigt med nya fakta, och vi kan hoppas att det inom överskådlig framtid, dörren till en helt ny värld kommer att öppnas för oss. fred.
Naturen är emot oss
Vi har redan pratat om fördelarna med att använda solens energi på jorden. Låt oss nu uppmärksamma nackdelarna med denna metod, som tyvärr inte är mindre.
På grund av det direkta beroendet av geografiskt läge, klimatförhållanden och solens rörelser kräver produktionen av solenergi i tillräckliga mängder enorma territoriella kostnader. Summan av kardemumman är att ju större området för förbrukning och bearbetning av solstrålning är, desto större mängd miljövänlig energi kommer vi att få vid utgången. Placeringen av sådanaenorma system kräver mycket ledigt utrymme, vilket orsakar vissa svårigheter.
Ett annat problem angående användningen av solenergi på jorden är i direkt relation till tiden på dygnet, eftersom generationen kommer att vara noll på natten, och extremt obetydlig på morgonen och kvällen.
En ytterligare riskfaktor är vädret i sig - plötsliga förändringar i förhållandena kan ha en extremt negativ inverkan på driften av den här typen av system, eftersom de orsakar svårigheter att felsöka den kraft som krävs. På sätt och vis kan situationer med en kraftig förändring av mängden konsumtion och produktion vara farliga.
Rent men dyrt
Användningen av solenergi på jorden är svår för tillfället på grund av dess höga kostnad. De fotoceller som är nödvändiga för genomförandet av huvudprocesserna har en ganska hög kostnad. Naturligtvis gör de positiva aspekterna av att använda den här typen av resurser att det lönar sig, men ur ekonomisk synvinkel finns det för närvarande inget behov av att tala om full återbetalning av kontanta kostnader.
Men, som trenden visar, faller priset på solceller gradvis, så med tiden kan detta problem lösas helt.
Besvär med processen
Användningen av solen som energikälla är också svår eftersom denna metod att bearbeta resurser är ganska mödosam och obekväm. Förbrukningen och behandlingen av strålning beror direkt på plattornas renhet, vilket är ganska problematiskt att säkerställa. Dessutom extremtUppvärmningen av elementen påverkar också processen negativt, som endast kan förhindras genom att använda de mest kraftfulla kylsystemen, som kräver extra materialkostnader, och betydande sådana.
Dessutom blir plattorna som används i solfångare, efter 30 års aktivt arbete, gradvis oanvändbara, och kostnaden för solceller nämndes tidigare.
Miljöproblem
Tidigare sades det att användningen av den här typen av resurser kan rädda mänskligheten från ganska allvarliga problem med miljön i framtiden. Resurskällan och slutprodukten är verkligen så miljövänliga som möjligt.
Icke desto mindre, användningen av solenergi, principen för drift av solfångare är att använda speciella plattor med fotoceller, vars tillverkning kräver mycket giftiga ämnen: bly, arsenik eller kalium. Deras användning skadar inte miljön, men med tanke på deras begränsade livslängd kan bortskaffande av tallrikarna med tiden bli ett allvarligt problem.
För att begränsa den negativa påverkan på miljön går tillverkarna gradvis över till tunnfilmswafers, som har en lägre kostnad och mindre skadlig effekt på miljön.
Metoder för att omvandla strålning till energi
Filmer och böcker om mänsklighetens framtid ger oss nästan alltid ungefär samma bild av denna process, som faktiskt,kan skilja sig väsentligt från verkligheten. Det finns flera sätt att konvertera.
Det vanligaste är den tidigare beskrivna användningen av fotoceller.
Som ett alternativ använder mänskligheten aktivt solvärmeenergi, baserad på uppvärmning av speciella ytor, vilket möjliggör uppvärmning av vatten med rätt riktning för den erhållna temperaturen. Om du förenklar denna process så mycket som möjligt kan den jämföras med de tankar som används för sommarduschar i privata hem.
Ett annat sätt att använda strålning för att generera energi är "solseglet", som bara kan fungera i vakuum. Den här typen av system omvandlar strålning till kinetisk energi.
Problemet med bristande generering på natten löses delvis av solcellsballongkraftverk, vars drift fortsätter på grund av ackumuleringen av frigjord energi och varaktigheten av kylningsprocessen.
Vi och solenergi
Resurser av sol- och vindenergi på jorden används ganska aktivt, även om vi ofta inte märker detta. Tidigare har den folkliga uppvärmningen av vatten i en utomhusdusch redan nämnts. Faktum är att oftast solenergi används för dessa ändamål. Det finns dock många andra exempel: i nästan varje belysningsbutik kan du hitta förvaringslampor som kan fungera utan el även på natten tack vare den energi som samlas under dagen.
Installationer baserade på fotoceller används aktivt i alla typer av pumpstationer och ventilationssystem.
Igår, idag, imorgon
En av de viktigaste resurserna för mänskligheten är solenergi, och utsikterna för dess användning är extremt höga. Denna industri är aktivt finansierad, utökad och förbättrad. Nu är solenergi mest utvecklad i USA, där vissa regioner använder den som en fullfjädrad alternativ kraftkälla. Kraftverk av denna typ verkar också i Mojaveöknen. Andra länder har länge varit på väg mot den här typen av elproduktion, som snart kan lösa problemet med miljöföroreningar.
