Solenergi er ... Brug af solpaneler

I de senere år er forskerne særligt interesserede i alternative energikilder. Olie og gas vil ende før eller senere, så vi skal tænke på, hvordan vi vil overleve i denne situation lige nu. I Europa anvendes vindmøller aktivt, en person forsøger at udvinde energi fra havet, og vi vil tale om solenergi. Stjernen, som vi ser næsten hver dag på himlen, kan trods alt hjælpe os med at spare ikke-vedvarende ressourcer og forbedre den økologiske situation. Solens betydning for Jorden kan ikke overvurderes - den giver varme, lys og gør det muligt for alt liv på planeten at fungere. Så hvorfor ikke finde ham en anden ansøgning?

Lidt historie

I midten af 1800-tallet opdagede fysiker Alexander Edmond Becquerel den solcelleffekt. Og ved slutningen af århundredet skabte Charles Fritz den første enhed, der kunne behandle solenergi i elektricitet. Til dette anvendtes selen, belagt med et tyndt lag af guld. Effekten var svag, men det er denne opfindelse, der ofte er forbundet med begyndelsen af æraen af solenergi. Nogle forskere er uenige om denne formulering. De kalder forfader til æraenergi verdenskendt videnskabsmand Albert Einstein. I 1921 modtog han Nobelprisen for at forklare lovene om den eksterne fotoelektriske effekt.

Det ser ud til at solenergi er en lovende udviklingsmåde. Men der er mange forhindringer for at komme ind i hvert hjem, primært økonomisk og miljømæssigt. Hvad udgør kostprisen for solbatterier, hvilken skade de kan forårsage for miljøet og hvilke andre midler til at opnå energi er, vil vi finde ud af nedenfor.

Måder at akkumulere

Den mest presserende opgave i forbindelse med domesticering af solenergi er ikke kun dens modtagelse, men også akkumuleringen. Og det er det, der er det sværeste. På nuværende tidspunkt har forskere kun udviklet 3 måder at tåle solenergi på.

Den første er baseret på brugen af et parabolisk spejl og er lidt som et spil med et forstørrelsesglas, som alle ved fra barndommen. Gennem linsen passerer lyset og samles på et enkelt punkt. Hvis du lægger et stykke papir på dette sted, vil det lyse, da temperaturen på krydsede solstråler er utrolig høj. Det parabolske spejl er en konkav disk, der ligner en lav skål. Dette spejl, i modsætning til forstørrelsesglasset, går ikke igennem, men reflekterer sollyset og samler det på et tidspunkt, som normalt er rettet mod et sort rør med vand. Denne farve bruges, fordi den absorberer lys bedst. Vandet i røret opvarmes af solens stråler og kan bruges til at generere elektricitet eller opvarme små huse.

Flad opvarmning

Ved denne metode anvendes et helt andet system. Modtageren af solenergi ligner en flerlagsstruktur. Princippet om hans arbejde ser sådan ud.

Passerer gennem glasset, strålerne falder på et mørkt metal, som som det er kendt absorberer lys bedre. Solstråling omdannes til termisk energi og opvarmer vandet under jernpladen. Så sker alt som i den første metode. Opvarmet vand kan bruges enten til opvarmning eller til generering af elektrisk energi. Sandt nok er effektiviteten af en sådan metode ikke så høj at bruge den universelt.

Solenergien modtaget på denne måde er som regel varme. For at opnå elektricitet anvendes den tredje metode meget oftere.

Solceller

Mest af alt er vi bekendt med denne måde at opnå energi på. Det indebærer brug af forskellige batterier eller solpaneler, som findes på taget i mange moderne huse. Denne metode er mere kompliceret end tidligere beskrevet, men det er meget mere lovende. Det er han, der gør det muligt at omdanne solens energi til elektricitet i industriel skala.

Specielle paneler, der er designet til at fange stråler, er fremstillet af berigede siliciumkrystaller. Sollys, komme på dem, banker en elektron fra kredsløb. På sin plads stræber den anden straks og opnår således en kontinuerlig mobilkæde, som skaber en strøm. Om nødvendigt bruges det straks til at levere enheder eller akkumuleres i form af elektricitet i specielle batterier.

Populariteten af denne metode er begrundet i, at den giver dig mulighed for at få mere end 120 watt fra kun en kvadratmeter solbatteri. Samtidig har panelerne en relativt lille tykkelse, som gør det muligt at placere dem næsten overalt.

Typer af silicium paneler

Der er flere typer solpaneler. De første blev fremstillet ved brug af enkeltkrystal silicium. Deres effektivitet er omkring 15%. Sådanne solpaneler er de dyreste.

Effektiviteten af elementer fremstillet af polykrystallinsk silicium når 11%. De koster mindre, fordi materialet til dem opnås ved en forenklet teknologi. Den tredje type er den mest økonomiske og har den laveste effektivitet. Disse er paneler af amorft silicium, det vil sige ikke-krystallinsk. Ud over lav effektivitet har de en anden betydelig ulempe - skrøbelighed.

Nogle producenter bruger begge sider af solpanelet - bag og for for at øge effektiviteten. Dette giver dig mulighed for at fange lys i store mængder og øger mængden af energi modtaget med 15-20%.

Indenlandske producenter

Solenergi på Jorden bliver mere udbredt. Selv i vores land er interesserede i at studere denne industri. På trods af at udviklingen i alternativ energi i Rusland ikke er særlig aktiv, er der opnået en vis succes. I øjeblikket er flere organisationer involveret i oprettelsen af paneler til generering af solenergi - hovedsageligt videnskabelige institutter af forskellige orienteringer og fabrikker til produktion af elektrisk udstyr.

1. NPF "Quark".
2. OAO Kovrov Mekanisk Anlæg.
3. All-Russian Research Institute of Agriculture Elektrificering.
4. NPO af maskinteknik.
5. JSC VIENN.
6. Open Society "Ryazan fabrikken af metal keramiske instrumenter".
7. AOOT Pravdinsky pilot anlæg af nuværende kilder "Posit".

Det er kun en lille del af virksomhederne, der tager en aktiv rolle i udviklingen af alternativ energi i Rusland.

Indvirkning på miljøet

Afvisning af kul- og oliekilder er ikke kun forbundet med, at disse ressourcer vil ende før eller senere. Faktum er, at de alvorligt skader miljøet - forurener jorden, luften og vandet, bidrager til udviklingen af sygdomme hos mennesker og reducerer immuniteten. Derfor bør alternative energikilder være økologisk sikre.

Silikone, som bruges til produktion af fotoceller, er i sig selv sikkert, fordi det er et naturmateriale. Men efter rengøring forbliver affald. De kan skade mennesker og miljøet, hvis de bruges ukorrekt.

Derudover kan naturligt lys på et sted, der er helt lukket af solpaneler, forstyrres . Dette vil medføre ændringer i det eksisterende økosystem. Men generelt er indvirkningen på miljøet af enheder designet til at konvertere solenergi minimal.

økonomi

De største omkostninger ved produktion af solbatterier er forbundet med de høje omkostninger ved råvarer. Som vi allerede har forklaret, oprettes specielle paneler med silicium. På trods af at dette mineral er bredt udbredt i naturen, er dets problemer forbundet med store problemer. Faktum er, at silicium, der tegner sig for mere end en fjerdedel af jordskorpenes masse, ikke er egnet til produktion af solceller. Til dette formål er kun det reneste materiale opnået ved en industriel metode egnet. Desværre er det meget problematisk at få det reneste silicium fra sand.

Til en pris er denne ressource sammenlignelig med uran, der anvendes på atomkraftværker. Derfor er omkostningerne til solpaneler i øjeblikket på et ret højt niveau.

Moderne teknologier

De første forsøg på at tæmme solenergi dukkede op for længe siden. Siden da er mange forskere aktivt engageret i søgningen efter det mest effektive udstyr. Det skal ikke kun være økonomisk, men også kompakt. Dens effektivitet bør stræbe efter maksimal.

De første trin til en ideel enhed til opnåelse og omdannelse af solenergi blev fremstillet med opfindelsen af siliciumbatterier. Selvfølgelig er prisen ret høj, men panelerne kan placeres på tag og vægge af huse, hvor de ikke vil forstyrre nogen. Og effektiviteten af sådanne batterier er ubestridelig.

Men den bedste måde at øge solens popularitet er at gøre det billigere. Tyske forskere har allerede foreslået at erstatte silicium med syntetiske fibre, som kan integreres i stof eller andre materialer. Effektiviteten af et sådant solbatteri er ikke meget højt. Men trøjen med imprægneringen af syntetiske fibre kan i det mindste give strøm til en smartphone eller afspiller. Arbejdet foregår aktivt inden for nanoteknologi. Sandsynligvis vil de tillade solen at blive den mest populære energikilde allerede i dette århundrede. Scates AS specialister fra Norge har allerede udtalt, at nanoteknologi vil gøre det muligt at reducere omkostningerne ved solpaneler med 2 gange.

Solenergi til hjemmet

Mange mennesker drømmer sikkert om boliger, som selv vil sørge for sig selv: Der er ingen afhængighed af centraliseret opvarmning, vanskeligheder med at betale regninger og skade miljøet. Allerede i mange lande er boliger aktivt bygget, hvor der kun indtages energi modtaget fra alternative kilder. Et levende eksempel er det såkaldte solrige hus.

I processen med konstruktion vil det kræve mere investering end den traditionelle. Men efter nogle års drift vil alle omkostninger betale sig - du behøver ikke betale for opvarmning, varmt vand og elektricitet. I et solhus er alle disse meddelelser bundet til særlige fotovoltaiske paneler placeret på taget. Og de energiressourcer, der modtages på denne måde, bruges ikke blot til de nuværende behov, men akkumuleres også til brug om natten og under overskyet vejr.

I øjeblikket er opførelsen af sådanne huse ikke kun i lande tæt på ækvator, hvor det er den nemmeste måde at opnå solenergi på. De er også ved at blive bygget i Canada, Finland og Sverige.

Fordele og ulemper

Udviklingen af teknologier, der gør det muligt at bruge solenergi overalt, kunne være mere aktive. Men der er visse grunde til, at dette stadig ikke er en prioritet. Som vi allerede har sagt producerer paneler skadelige stoffer for miljøet. Derudover indeholder det færdige udstyr gallium, arsen, cadmium og bly i dets sammensætning.

En masse spørgsmål skyldes behovet for at genbruge solceller. Efter 50 års arbejde bliver de uegnede til service, og de bliver nødt til at blive ødelagt på en eller anden måde. Vil det ikke gøre stor skade for naturen? Det skal også tages i betragtning, at solenergi er en ikke-permanent ressource, hvis effektivitet afhænger af tidspunktet på dagen og vejret. Og det er en betydelig ulempe.

Men der er selvfølgelig plusser. Solenergi kan udvindes næsten overalt i verden, og udstyret til at modtage og konvertere det kan være så lille, at det passer på bagsiden af smartphone. Hvad er vigtigere, denne vedvarende ressource, det vil sige mængden af solenergi forbliver uændret i mindst tusind år.

udsigter

Udviklingen af teknologier inden for solenergi bør medføre lavere omkostninger til skabelsen af elementer. Allerede er der glasplader, der kan installeres på vinduerne. Udviklingen af nanoteknologi tillod at opfatte en maling, der vil blive sprøjtet på solpaneler og kan erstatte siliciumlaget. Hvis prisen på solenergi virkelig falder flere gange, vil dens popularitet også vokse mange gange.

Oprettelsen af små paneler til individuelle applikationer vil gøre det muligt for folk under alle omstændigheder at bruge solenergi - hjemme, i bilen eller endda udenfor byen. På grund af deres udbredelse vil belastningen på centraliserede net reduceres, da folk selvstændigt kan opladere små elektronik.

Shell-specialister mener, at ca. 20% af verdens energi i 2040 vil blive genereret af vedvarende ressourcer. Allerede i Tyskland vokser forbruget af solenergi hurtigt, og batterikapaciteten er mere end 35 Gigawatt. Japan udvikler også aktivt denne industri. Disse to lande er førende inden for solenergiforbrug i verden. Sandsynligvis vil USA være med i dem snart.

Andre alternative energikilder

Forskere ophører ikke med at puslespil over, hvad du ellers kan bruge til at få strøm eller varme. Lad os give eksempler på de mest lovende alternative energikilder.

Vindmøller kan nu findes i næsten ethvert land. Selv på gaderne i mange russiske byer installeres lanterne, som selv forsyner elektricitet på grund af vindkraft. Sikkert er deres primære omkostninger højere end gennemsnittet, men med tiden vil de refundere denne forskel.

Det har længe været opfundet en teknologi, der giver mulighed for at opnå energi ved hjælp af forskellen i vandtemperaturer på havets overflade og i dybden. Kina udvikler aktivt denne retning. I de kommende år nær kysten af det himmelske imperium skal bygge det største kraftværk, der arbejder på denne teknologi. Der er andre måder at bruge havet på. For eksempel i Australien planlægger de at oprette et kraftværk, der genererer energi fra strømstyrken.

Der er mange andre måder at få elektricitet eller varme på. Men på baggrund af mange andre muligheder er solenergi virkelig en lovende retning i udviklingen af videnskaben.