Η χρήση ηλιακής ενέργειας στη Γη. Προοπτικές για τη χρήση της ενέργειας του Ήλιου στη Γη
Μέχρι σήμερα, το πρόβλημα της κατανάλωσης ενέργειαςκοστίζει αρκετά απότομα - πόρων του πλανήτη δεν είναι απεριόριστες, και κατά τη διάρκεια της ύπαρξής της ανθρωπότητας του αρκετά κατέστρεψαν ό, τι δόθηκε από τη φύση. Προς το παρόν, ο άνθρακας και το πετρέλαιο εξορύσσονται ενεργά, τα αποθέματα των οποίων μειώνονται καθημερινά. Η δύναμη της σκέψης επέτρεψε στην ανθρωπότητα να κάνει ένα απίστευτο βήμα στο μέλλον και να χρησιμοποιήσει την πυρηνική ενέργεια, φέρνοντας μαζί της έναν τεράστιο κίνδυνο για ολόκληρο το περιβάλλον.
Δεν είναι λιγότερο έντονο το ζήτημα της οικολογικής -Ενεργός εξόρυξης πόρων και η συνεχής χρήση τους είναι επιζήμια για την κατάσταση του πλανήτη, αλλάζοντας όχι μόνο τη φύση του εδάφους, ακόμα και κλιματολογικές συνθήκες.
Γι 'αυτό ιδιαίτερη προσοχή είναι πάνταδόθηκε σε φυσικές πηγές ενέργειας, όπως για παράδειγμα το νερό ή ο άνεμος. Τέλος, μετά από τόσα χρόνια ενεργητικής έρευνας και ανάπτυξης, η ανθρωπότητα "μεγάλωσε" για να χρησιμοποιήσει την ενέργεια του Ήλιου στη Γη. Πρόκειται για αυτόν που θα συζητηθεί περαιτέρω.
Τι είναι ελκυστικό σε αυτό
Προτού προχωρήσετε σε συγκεκριμένα παραδείγματα,θα μάθουμε τι ενδιαφέρονταν αυτό τον τύπο εξόρυξης ενέργειας από ερευνητές από όλο τον κόσμο. Το κύριο πλεονέκτημά του είναι η αστείρευτη. Παρά τις πολλές υποθέσεις, η πιθανότητα ένα άστρο όπως ο Ήλιος να βγει στο εγγύς μέλλον είναι εξαιρετικά μικρό. Ως εκ τούτου, πριν από την ανθρωπότητα η ευκαιρία είναι ανοιχτή για να λάβει καθαρή ενέργεια με έναν απόλυτα φυσικό τρόπο.
Το δεύτερο αναμφισβήτητο πλεονέκτημα της χρήσηςη ενέργεια του Ήλιου στη Γη έγκειται στην οικολογική συμβατότητα αυτής της επιλογής. Οι επιπτώσεις στο περιβάλλον υπό τέτοιες συνθήκες θα είναι μηδέν, γεγονός που με τη σειρά του παρέχει στον κόσμο ένα πολύ καλύτερο μέλλον από ό, τι ανοίγει με τη συνεχή εξόρυξη περιορισμένων πόρων υπόγειου.
Τέλος, πρέπει να δώσουμε ιδιαίτερη προσοχή στο γεγονός ότι η χρήση ηλιακής ενέργειας αντιπροσωπεύει τον ελάχιστο κίνδυνο για τον ίδιο τον άνθρωπο.
Στην πραγματικότητα
Τώρα ας φτάσουμε στην κατώτατη γραμμή. Κάτω από την κάπως ποιητική ονομασία της «ηλιακής ενέργειας» κρύβεται στην πραγματικότητα η μετατροπή της ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας ειδικά αναπτυγμένες τεχνολογίες. Αυτή η διαδικασία παρέχεται από φωτοβολταϊκά κύτταρα, τα οποία η ανθρωπότητα χρησιμοποιεί εξαιρετικά ενεργά για δικούς της σκοπούς και αρκετά επιτυχημένα.
Ηλιακή ακτινοβολία
Ιστορικά, το ουσιαστικόΗ "ακτινοβολία" αναγκάζει ένα άτομο να έχει πιο αρνητικές συσχετίσεις από τις θετικές λόγω των ανθρωπογενών καταστροφών που ο κόσμος κατόρθωσε να επιβιώσει κατά τη διάρκεια της ζωής του. Παρ 'όλα αυτά, η τεχνολογία της χρήσης της ενέργειας του Ήλιου στη Γη παρέχει τη δυνατότητα να δουλέψει μαζί του.
Στην πραγματικότητα, αυτός ο τύπος ακτινοβολίας είναι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, η περιοχή της οποίας κυμαίνεται από 2,8 έως 3,0 μικρά.
Έτσι χρησιμοποιείται με επιτυχία από την ανθρωπότηταΤο ηλιακό φάσμα αποτελείται στην πραγματικότητα από τρεις τύπους κυμάτων: υπεριώδη (περίπου 2%), περίπου το 49% είναι φως κύματα, και τέλος, όπως πολλοί είναι υπέρυθρη ακτινοβολία. Η ηλιακή ενέργεια έχει μια μικρή ποσότητα άλλων εξαρτημάτων, αλλά ο ρόλος τους είναι τόσο μικρός που δεν έχει ιδιαίτερο αντίκτυπο στη ζωή της Γης.
Η ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που εισέρχεται στη Γη
Τώρα που η σύνθεση που χρησιμοποιείται προς όφελοςανθρώπινο φάσμα, πρέπει να σημειωθεί ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό αυτού του πόρου. Η χρήση ηλιακής ενέργειας στη Γη φαίνεται να είναι πολύ ελπιδοφόρα και επειδή είναι διαθέσιμη σε αρκετά μεγάλες ποσότητες με πρακτικά ελάχιστο κόστος επεξεργασίας. Η συνολική ποσότητα ενέργειας που εκπέμπεται από ένα αστέρι είναι εξαιρετικά μεγάλη, αλλά φτάνει περίπου το 47% της επιφάνειας της Γης, το οποίο ισούται με επτακόσιες τετρακλίους κιλοβατώρες. Για λόγους σύγκρισης, διαπιστώνουμε ότι μόνο μία κιλοβατώρα μπορεί να προσφέρει μια δεκαετή λειτουργία ενός λαμπτήρα εκατό watt.
Ηλιακή ακτινοβολία και χρήση ενέργειαςστη γη, φυσικά, εξαρτάται από διάφορους παράγοντες: τις κλιματικές συνθήκες, τη γωνία προσβολής των ακτίνων στην επιφάνεια, την εποχή και τη γεωγραφική θέση.
Πότε και πόσο
Είναι εύκολο να υποθέσουμε ότι το ημερήσιο ποσόΗ ηλιακή ενέργεια που πέφτει στην επιφάνεια της Γης αλλάζει διαρκώς, καθώς εξαρτάται άμεσα από τη θέση του πλανήτη σε σχέση με τον Ήλιο και την κίνηση του ίδιου του αστέρα. Είναι γνωστό από καιρό ότι η ακτινοβολία είναι στο μέγιστο της το μεσημέρι, ενώ το πρωί και το βράδυ ο αριθμός των ακτίνων που φθάνουν στην επιφάνεια είναι πολύ μικρότερος.
Είναι ασφαλές να το πούμεΗ χρήση της ηλιακής ενέργειας θα είναι πιο παραγωγική σε περιοχές όσο το δυνατόν πλησιέστερες στην ισημερινή ζώνη, δεδομένου ότι υπάρχει η ελάχιστη διαφορά μεταξύ των υψηλότερων και των χαμηλότερων δεικτών, γεγονός που υποδηλώνει τη μέγιστη ποσότητα ακτινοβολίας που φθάνει στην επιφάνεια του πλανήτη. Για παράδειγμα, στις έρημες περιοχές της Αφρικής η ετήσια ποσότητα ακτινοβολίας φτάνει κατά μέσο όρο 2.200 κιλοβατώρες, ενώ στον Καναδά ή, για παράδειγμα, στην Κεντρική Ευρώπη, τα μεγέθη δεν υπερβαίνουν τα 1.000 κιλοβατώρα.
Ηλιακή ενέργεια στην ιστορία
Εάν σκέφτεστε όσο το δυνατόν ευρύτερα, τις προσπάθειες"Για να δαμάσει" το μεγάλο φωτιστικό που θερμαίνει τον πλανήτη μας ξεκίνησε στην αρχαία αρχαιότητα την εποχή του παγανισμού, όταν κάθε στοιχείο ενσωματώθηκε από μια ξεχωριστή θεότητα. Αλλά, φυσικά, στη συνέχεια για τη χρήση της ηλιακής ενέργειας, ακόμη και ο λόγος δεν θα μπορούσε να είναι - στον κόσμο μαγικό βασίλεψε.
Το θέμα της χρήσης της ηλιακής ενέργειας στη Γη έχει γίνειαυξάνεται ενεργά μόνο στο τέλος του XIV - αρχές του εικοστού αιώνα. Αυτή η ανακάλυψη στην επιστήμη έγινε το 1839 από τον Αλέξανδρο Edmond Becquerel, ο οποίος κατάφερε να γίνει πρωτοπόρος του φωτοβολταϊκού αποτελέσματος. Η μελέτη αυτού του θέματος έχει αυξηθεί σημαντικά, και ήδη μετά από 44 χρόνια, ο Charles Fritts ήταν σε θέση να κατασκευάσει την πρώτη ενότητα στην ιστορία, βασισμένη στο επιχρυσωμένο σελήνιο. Αυτή η χρήση ηλιακής ενέργειας στη Γη έδινε μια μικρή ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που απελευθερώθηκε - η συνολική ποσότητα της παραγωγής δεν ήταν μεγαλύτερη από το 1%. Παρόλα αυτά, για όλη την ανθρωπότητα, αυτό ήταν μια πραγματική ανακάλυψη, η οποία άνοιξε νέους ορίζοντες της επιστήμης, οι οποίοι δεν είχαν ακόμη ονειρευτεί πριν.
Μέχρι σήμερα, η ενεργειακή τεχνολογίαΟ ήλιος στη Γη βιώνει κάποια ταχεία εξέλιξη, μερικές λιγότερο γρήγορες πτώσεις, αλλά αυτός ο κλάδος της γνώσης ενημερώνεται συνεχώς με νέα δεδομένα και ελπίζουμε ότι στο εγγύς μέλλον θα έχουμε μια πόρτα σε έναν εντελώς νέο κόσμο.
Η φύση είναι εναντίον μας
Από την αξία της χρήσης της ενέργειας του Ήλιου στη Γη, έχουμε ήδη μιλήσει. Τώρα δώστε προσοχή στα μειονεκτήματα αυτής της μεθόδου, η οποία, δυστυχώς, όχι λιγότερο.
Λόγω της άμεσης εξάρτησης από τη γεωγραφικήτη θέση, τις κλιματικές συνθήκες και την κίνηση του ήλιου, η παραγωγή ηλιακής ενέργειας σε επαρκείς ποσότητες απαιτεί τεράστιο εδαφικό κόστος. Η κατώτατη γραμμή είναι ότι όσο μεγαλύτερη είναι η έκταση κατανάλωσης και επεξεργασίας της ηλιακής ακτινοβολίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα καθαρής ενέργειας που θα λάβουμε στην έξοδο. Η τοποθέτηση τέτοιων τεράστιων συστημάτων απαιτεί μεγάλο όγκο ελεύθερου χώρου, γεγονός που προκαλεί ορισμένες δυσκολίες.
Ένα άλλο πρόβλημα σχετικά με τη χρήση τουΗ ηλιακή ενέργεια στη Γη εξαρτάται άμεσα από την ώρα της ημέρας, καθώς η παραγωγή τη νύχτα θα είναι μηδέν και το πρωί και το βράδυ είναι εξαιρετικά ασήμαντη.
Ένας επιπλέον παράγοντας κινδύνου είναι ο ίδιοςο καιρός - οι απότομες αλλαγές των συνθηκών μπορεί να επηρεάσουν αρνητικά τη λειτουργία αυτού του τύπου συστήματος, καθώς προκαλούν δυσκολίες στην αποσφαλμάτωση της απαιτούμενης ισχύος. Κατά μία έννοια, μια κατάσταση με μια απότομη μεταβολή της ποσότητας απορρόφησης και παραγωγής μπορεί να είναι επικίνδυνη.
Καθαρή αλλά ακριβή
Η χρήση ηλιακής ενέργειας στη Γηδύσκολο αυτή τη στιγμή λόγω του υψηλού κόστους. Τα φωτογραφικά κελιά που απαιτούνται για την εφαρμογή των βασικών διαδικασιών είναι αρκετά ακριβό. Φυσικά, οι θετικές πτυχές της χρήσης αυτού του είδους πόρων καθιστούν μια αποζημίωση, αλλά από οικονομικής απόψεως, προς το παρόν δεν είναι απαραίτητο να μιλάμε για την πλήρη αποπληρωμή των χρηματικών εξόδων.
Ωστόσο, όπως δείχνει η τάση, η τιμή των φωτοβολταϊκών κυττάρων μειώνεται σταδιακά, έτσι ώστε με την πάροδο του χρόνου αυτό το πρόβλημα να μπορεί να λυθεί πλήρως.
Διευκολύνετε τη διαδικασία
Χρησιμοποιώντας τον ήλιο ως πηγή ενέργειαςΕίναι επίσης δύσκολο επειδή αυτή η μέθοδος επεξεργασίας των πόρων είναι μάλλον επίπονη και άβολη. Η κατανάλωση και η επεξεργασία της ακτινοβολίας εξαρτώνται άμεσα από την καθαριότητα των πλακών, πράγμα που είναι αρκετά προβληματικό να παρασχεθεί. Επιπλέον, η θέρμανση των στοιχείων είναι εξαιρετικά αρνητική για τη διαδικασία, η οποία μπορεί να προληφθεί μόνο με τη χρήση ισχυρών συστημάτων ψύξης, τα οποία απαιτούν πρόσθετο κόστος υλικών και σημαντικά.
Επιπλέον, οι πλάκες που χρησιμοποιούνται σε ηλιακούς συλλέκτες μετά από 30 χρόνια ενεργούς εργασίας σταδιακά καθίστανται ακατάλληλες και το κόστος των κυττάρων φωτογραφιών αναφέρθηκε νωρίτερα.
Περιβαλλοντικό ζήτημα
Νωρίτερα λέγεται ότι η χρήση αυτού του είδουςπόρος θα είναι σε θέση να σώσει την ανθρωπότητα από αρκετά σοβαρά περιβαλλοντικά προβλήματα στο μέλλον. Η πηγή των πόρων και το τελικό προϊόν είναι πραγματικά φιλικά προς το περιβάλλον.
Χρησιμοποιώντας ακόμα την ενέργεια του ήλιου,Η αρχή της λειτουργίας των ηλιακών συλλεκτών είναι η χρήση ειδικών πλακών με φωτοβολταϊκά στοιχεία, τα οποία απαιτούν την παραγωγή μιας μάζας τοξικών ουσιών: μολύβι, αρσενικό ή κάλιο. Η χρήση τους δεν βλάπτει το περιβάλλον, ωστόσο, δεδομένης της περιορισμένης διάρκειας της λειτουργίας τους, με την πάροδο του χρόνου, η ανακύκλωση των πιάτων μπορεί να αποτελέσει σοβαρό πρόβλημα.
Για να περιορίσουν τις αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον, οι κατασκευαστές μεταβαίνουν σταδιακά σε δίσκους λεπτής μεμβράνης, οι οποίοι έχουν χαμηλότερο κόστος και λιγότερο επιβλαβείς επιπτώσεις στο περιβάλλον.
Τρόποι μετατροπής της ακτινοβολίας σε ενέργεια
Οι ταινίες και τα βιβλία για το μέλλον της ανθρωπότητας μας δίνουνσχεδόν πάντα για την ίδια εικόνα της διαδικασίας, η οποία, στην πραγματικότητα, μπορεί να διαφέρει σημαντικά από την πραγματικότητα. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι μετατροπής.
Το πιο κοινό μπορεί να ονομαστεί η προηγούμενη χρήση των φωτοκυττάρων.
Ως εναλλακτική λύση, η ανθρωπότητα είναι ενεργάχρησιμοποιεί ηλιακή θερμική ενέργεια, με βάση τη θέρμανση των ειδικών επιφανειών, η οποία επιτρέπει, με σωστή κατεύθυνση της θερμοκρασίας που λαμβάνεται, να ζεσταθεί το νερό. Εάν απλοποιήσετε τη διαδικασία αυτή όσο το δυνατόν περισσότερο, μπορεί να συγκριθεί με τις δεξαμενές που χρησιμοποιούνται για θερινές ντους στα σπίτια του ιδιωτικού τομέα.
Ένας άλλος τρόπος να εφαρμοστεί η ακτινοβολίαη παραγωγή ενέργειας είναι ένα "ηλιακό πανί", το οποίο μπορεί να δράσει μόνο σε κενό. Ένα τέτοιο σύστημα μετατρέπει την ακτινοβολία σε κινητική ενέργεια.
Το πρόβλημα της έλλειψης ανάπτυξης τη νύχταημερών λύθηκαν μερικώς σταθμοί παραγωγής ηλιακών μπαλονιών, οι εργασίες των οποίων συνεχίζονται λόγω της συσσώρευσης ενέργειας και της διάρκειας της διαδικασίας ψύξης.
Εμείς και η ηλιακή ενέργεια
Ενεργειακοί πόροι του ήλιου και του ανέμου στη Γηχρησιμοποιούνται αρκετά ενεργά, αν και συχνά δεν το παρατηρούμε αυτό. Αναφέρθηκε προηγουμένως η κοινή θέρμανση του νερού στο καλοκαιρινό ντους. Στην πραγματικότητα, πιο συχνά η ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιείται ακριβώς για αυτούς τους σκοπούς. Παρ 'όλα αυτά, υπάρχουν πολλά άλλα παραδείγματα: σχεδόν κάθε κατάστημα φωτιστικού εξοπλισμού μπορεί να βρει συσσωρευμένους λαμπτήρες που μπορούν να λειτουργούν χωρίς ηλεκτρικό ρεύμα ακόμη και τη νύχτα χάρη στην ενέργεια που συσσωρεύεται κατά τη διάρκεια της ημέρας.
Οι εγκαταστάσεις που βασίζονται σε φωτοκύτταρα χρησιμοποιούνται ενεργά σε διάφορους σταθμούς άντλησης και συστήματα εξαερισμού.
Χθες, σήμερα, αύριο
Ένας από τους σημαντικότερους πόρους για την ανθρωπότητα -η ηλιακή ενέργεια και οι προοπτικές χρήσης της είναι εξαιρετικά υψηλές. Αυτός ο κλάδος χρηματοδοτείται ενεργά, επεκτείνεται και βελτιώνεται. Τώρα η ηλιακή ενέργεια είναι πιο ανεπτυγμένη στις Ηνωμένες Πολιτείες, όπου ορισμένες περιοχές την χρησιμοποιούν ως μια πλήρη εναλλακτική πηγή ενέργειας. Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής αυτού του τύπου λειτουργούν επίσης στην έρημο Mojave. Άλλες χώρες έχουν θέσει από καιρό το βλέμμα τους σε αυτό το είδος παραγωγής ενέργειας, το οποίο μπορεί σύντομα να λύσει το πρόβλημα της ρύπανσης του περιβάλλοντος.
