Ang paggamit ng solar energy, solar energy - kasaysayan ng pag-unlad, kalamangan at kahinaan

Ang fashion para sa alternatibong enerhiya ay nakakakuha ng momentum. Bukod dito, ang diin ay sa renewable energy sources — tides, wind, solar. Ang solar energy (o photovoltaics) ay itinuturing na isa sa pinakamabilis na lumalagong sektor ng industriya. Madalas napaka-optimistikong mga pahayag tulad ng katotohanan na ang lahat ng enerhiya ng mga darating na panahon, hindi bababa, ay ibabatay sa solar energy.

Sa mahigpit na pagsasalita, ang enerhiya ng isang bituin na tinatawag na Araw ay naroroon sa isang "napanatili" na anyo sa lahat ng uri ng fossil fuel - karbon, langis, gas. Ang enerhiya na ito ay nagsisimulang maipon sa yugto ng paglago ng mga halaman, na kumonsumo ng sikat ng araw at init, na, dahil sa mga kumplikadong biological na proseso, ay nagiging mga carbon fossil. Ang enerhiya ng tubig, ang sirkulasyon nito ay sinusuportahan din ng Araw.

Ang density ng solar energy sa itaas na limitasyon ng kapaligiran ay 1350 W / m2, ito ay tinatawag na "solar constant". Kapag ang mga sinag ng araw ay dumaan sa kapaligiran ng Earth, ang ilan sa mga radiation ay nakakalat.Ngunit kahit sa pinakaibabaw ng Earth, ang density nito ay sapat para sa posibleng paggamit, kahit na sa maulap na panahon.

Ang kasaysayan ng pag-unlad

Ang photovoltaic effect (ibig sabihin, ang hitsura ng isang nakatigil na kasalukuyang sa isang homogenous na materyal na may homogenous na photoexcitation) ay natuklasan noong 1839 ng French physicist na si Alexandre-Edmond Becquerel. Maya-maya, ang Englishman na si Willoughby Smith at ang German na si Heinrich-Rudolph Hertz ay nakapag-iisa na natuklasan ang photoconductivity ng selenium at ultraviolet photoconductivity.

Noong 1888, ang unang "solar radiation recovery device" ay na-patent sa America. Ang mga unang nakamit ng mga siyentipikong Ruso sa larangan ng photoconductivity ay nagsimula noong 1938. Pagkatapos, sa laboratoryo ng akademikong si Abram Joffe, isang elemento ng conversion ng solar energy ay nilikha sa unang pagkakataon, na binalak na gamitin sa solar energy.

Ang pag-unlad ng terrestrial solar energy ay naunahan ng napakaraming trabaho ng mga siyentipiko (kabilang ang mga physicist ng Leningrad-Petersburg Scientific School na sina Boris Kolomiets at Yuri Maslakovts) sa larangan ng mga solar na baterya para sa mga layunin ng espasyo. Nilikha nila sa Leningrad Institute of Physics and Technology photocells mula sa thallium sulfur, ang kahusayan nito ay katumbas ng 1% - isang tunay na rekord para sa oras na iyon.

Si Abram Joffe ay naging may-akda din ng sikat na ngayon na solusyon sa pag-install mga photocell sa mga bubong (bagama't ang ideya ay hindi nakuha nang malawakan sa una dahil lamang sa walang nakakaranas ng kakulangan ng fossil fuel sa panahong iyon). Ngayon, ang mga bansa tulad ng Germany, USA, Japan, Israel ay lalong nag-i-install ng mga solar panel sa mga bubong ng mga gusali, kaya lumilikha ng "mga bahay na mahusay sa enerhiya".

Ang enerhiya ng solar ay nagsimulang makaakit ng higit na interes sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo.Salamat sa mga praktikal na pag-unlad sa lugar na ito, ang mga thermal power plant ay nilikha, kung saan ang coolant ay pinainit ng direktang solar radiation, at ang turbo-electric generator ay nagtutulak ng singaw na nabuo sa boiler.

Sa akumulasyon ng kaalaman at pag-unlad mula sa teorya hanggang sa pagsasanay, ang tanong ng kakayahang kumita ng solar generation ay lumitaw. Sa una, ang mga gawain ng solar energy ay hindi lumampas sa supply ng mga lokal na bagay, halimbawa, mahirap ma-access o malayo mula sa sentral na sistema ng kuryente. Noong 1975, ang kabuuang lakas ng lahat ng solar installation sa planeta ay 300 kW lamang, at ang presyo ng isang peak kilowatt ng kapangyarihan ay umabot sa 20 libong dolyar.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga solar power plant:

Paano nagiging kuryente ang solar energy

Mga karaniwang uri ng solar panel

Ngunit siyempre, ang pagkuha ng solar mula sa lupa—kahit na hindi isinasaalang-alang ang bahagi ng ekonomiya—ay nangangailangan ng higit na kahusayan. At medyo nakamit nila ito. Ang kahusayan ng modernong silicon semiconductor generators ay 15-24% na (tingnan ang — Kahusayan ng mga solar cell at module), kaya naman (pati na rin ang pagbaba ng kanilang presyo) ay patuloy ang demand ngayon.

Ang produksyon ng mga solar panel ay pinagkadalubhasaan ng mga pangunahing pandaigdigang kumpanya tulad ng Siemens, Kyocera, Solarex, BP Solar, Shell at iba pa. Ang halaga ng isang watt ng naka-install na electric power ng semiconductor solar cells ay bumagsak sa $2.

Kahit na noong panahon ng Sobyet, tinatayang 4 na libong km2 ng mga solar module ang nakasagot sa taunang pangangailangan sa kuryente ng buong mundo. At ang kahusayan ng mga baterya sa oras na iyon ay hindi lalampas sa 6%.

Noong nakaraang siglo, itinatag ang 10-megawatt solar power plants (SPP) sa USA, France, Spain, Italy at iba pang "solar" na bansa. Sa USSR, ang unang eksperimentong solar plant na may kapasidad na 5 MW ay itinayo sa Kerch Peninsula, kung saan ang bilang ng maaraw na araw bawat taon ay isa sa pinakamataas sa rehiyon.

Ang ilan sa mga istasyong ito ay gumagana pa rin, marami ang tumigil sa paggana, ngunit ligtas na sabihin na hindi sila sa prinsipyo ay maaaring makipagkumpitensya sa mga modernong solar photovoltaic system.

Solar power plants:

Mga uri ng solar power plants

Mga lumulutang na solar power plants

Mga solar concentrator

mga propesyonal

Ang lakas ng solar energy ay halata sa lahat at hindi nangangailangan ng detalyadong paliwanag.

Una, ang mga mapagkukunan ng Araw ay tatagal ng mahabang panahon — ang habang-buhay ng isang bituin ay tinatantya ng mga siyentipiko na humigit-kumulang 5 bilyong taon.

Pangalawa, ang paggamit ng solar energy ay hindi nagbabanta sa greenhouse gas emissions, global warming at pangkalahatang polusyon sa kapaligiran, i.e. hindi nakakaapekto sa ekolohikal na balanse ng planeta.

Ang isang photovoltaic plant na may kapasidad na 1 MW taun-taon ay gumagawa ng humigit-kumulang 2 milyong kW. Pinipigilan nito ang paglabas ng carbon dioxide kumpara sa isang combustion power plant sa mga sumusunod na volume: sa gas na humigit-kumulang 11 libong tonelada, sa mga produktong langis 1.1-1.5 libong tonelada, sa karbon 1,7-2,3 libong tonelada...

Cons

Kabilang sa mga bottleneck ng solar energy, una, hindi pa rin sapat na kahusayan, at pangalawa, hindi sapat na mababang halaga sa bawat kilowatt hour—isang bagay na nagdudulot ng mga tanong tungkol sa malawakang paggamit ng anumang pinagmumulan ng nababagong enerhiya.

Idinagdag dito ang katotohanan na ang isang patas na dami ng solar radiation sa ibabaw ng lupa ay nakakalat nang hindi makontrol.

Ang kaligtasan ng kapaligiran ay mahigpit ding pinag-uusapan — kung tutuusin, hindi pa rin malinaw kung ano ang gagawin sa pagtatapon ng mga ginamit na elemento.

Sa wakas, ang antas ng pag-aaral ng solar energy—anuman ang kanilang sabihin—ay malayo pa rin sa perpekto.

Ang pinakamahina na link sa solar energy ay ang mababang kahusayan ng mga baterya; ang solusyon sa problemang ito ay sandali lamang.

Paggamit

Oo, ang pagkuha ng enerhiya mula sa Araw ay hindi ang pinakamurang proyekto. Ngunit, una, sa nakalipas na tatlumpung taon, ang isang watt na nabuo gamit ang mga photocell ay naging sampung beses na mas mura. At pangalawa, ang pagnanais ng mga bansang European na bawasan ang pag-asa sa mga tradisyonal na pinagkukunan ng enerhiya ay gumaganap ng papel ng solar energy. Gayundin, huwag kalimutan ang tungkol sa Kyoto Protocol. Masasabi na natin ngayon na ang solar energy ay umuunlad sa isang matatag na bilis kapwa mula sa punto ng view ng agham at mula sa punto ng view ng commerce.

Ngayon, ang solar energy ay pinaka-aktibong ginagamit para sa tatlong layunin:

• pagpainit at mainit na tubig at air conditioning;

• conversion sa elektrikal na enerhiya gamit ang solar photovoltaic converters;

• malakihang pagbuo ng kuryente batay sa thermal cycle.

Ang solar energy ay hindi kailangang gawing kuryente, ngunit ito ay lubos na posible na gamitin ito bilang init. Halimbawa, para sa pagpainit at mainit na tubig ng mga pasilidad ng tirahan at pang-industriya.

Ang batayan ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng disenyo ng mga solar heating system ay ang pagpainit ng antifreeze.Ang init ay inililipat sa mga tangke ng imbakan, kadalasang matatagpuan sa basement, at natupok mula doon.

Ang isa sa pinakamalaking potensyal na mamimili ng photovoltaic na enerhiya ay ang sektor ng agrikultura, na maaaring independiyenteng kumonsumo ng daan-daang megawatts ng peak solar energy bawat taon. Dito ay maaaring idagdag ang suporta sa nabigasyon, kapangyarihan para sa mga sistema ng telekomunikasyon, mga sistema para sa resort at negosyong pangkalusugan at turismo, pati na rin ang mga villa, solar street lights at higit pa.

Ngayon, ang posibilidad ng ganap na hindi kapani-paniwala, mula sa pananaw ng karaniwang tao, ang mga paraan ng paggamit ng solar energy ay sineseryoso na isinasaalang-alang. Halimbawa, ang mga proyekto para sa pag-orbit sa paligid ng mga solar station o, mas kamangha-mangha, mga solar power plant sa buwan.

At talagang may mga ganitong proyekto. Sa kalawakan, ang konsentrasyon ng solar energy ay mas mataas kumpara sa ating asul na planeta. Ang paghahatid ng enerhiya sa Earth ay posible gamit ang nakadirekta na ilaw (laser) o ultrahigh frequency (microwave) radiation.

Pagpapatuloy ng paksa: Palakihin ang solar energy sa mundo