Solární energie je ... Používáním solárních panelů

V posledních letech se vědci zajímají zejména o alternativní zdroje energie. Ropa a plyn se brzy nebo později skončí, a proto musíme uvažovat o tom, jak v této situaci přežijeme. V Evropě jsou aktivně využívány větrné turbíny, někdo se snaží získat energii z oceánu a budeme mluvit o sluneční energii. Koneckonců, hvězda, kterou vidíme téměř každý den na obloze, nám může pomoci zachránit neobnovitelné zdroje

Trochu historie

V polovině 19. století objevil fyzik Alexander Edmond Becquerel fotovoltaický efekt. A do konce století vytvořil Charles Fritz první zařízení schopné zpracovávat solární energii na elektřinu. Za tímto účelem byl použit selén potažený tenkou vrstvou zlata. Efekt byl slabý, ale tento vynález je často spojován se začátkem éry sluneční energie. Někteří učenci nesouhlasí s touto formulací. Říkají předchůdce vědy sluneční energie světoznámého vědce Alberta Einsteina. V roce 1921 získal Nobelovu cenu za vysvětlení zákonů o vnějším fotoelektrickém efektu.

Zdá se, že sluneční energie je slibným způsobem rozvoje. Existuje však mnoho překážek, které by mohly vnikat do každého domu - především ekonomického a životního prostředí. Co činí náklady na solární panely, jaké škody mohou způsobit životnímu prostředí a jaké další prostředky získání energie jsou, zjistíme níže.

Způsoby akumulace

Nejnaléhavějším úkolem spojeným s domestikací se sluneční energie je nejen jeho příjem, ale i akumulace. A to je nejobtížnější. V současné době se vědci vyvíjeli pouze třemi způsoby, jak zcela zklidnit sluneční energii.

První z nich je založen na využití parabolického zrcadla a trochu jako hrát s lupy, která je známá všem od dětství. Prostřednictvím čočky prochází světlo a shromažďuje se v jednom bodě. Pokud umístíte kus papíru na toto místo, rozsvítí se, protože teplota zkřížených slunečních paprsků je neuvěřitelně vysoká. Parabolické zrcadlo je konkávní disk připomínající mělkou misku. Toto zrcadlo, na rozdíl od lupa nepřenáší, ale odráží sluneční světlo vyzvednutí na jednom místě, které je obecně zaměřen na černou vodní potrubí. Tato barva se používá, protože nejlépe absorbuje světlo. Voda v potrubí pod akcí slunečním světlem vytápěné a mohou být použity pro elektřinu nebo pro vytápění malých domů.

Bytový ohřívač

Při této metodě se používá zcela jiný systém. Přijímač sluneční energie vypadá jako vícevrstvá konstrukce. Princip práce je následující.

Při procházení sklem padnou paprsky na tmavý kov, který, jak je známo, absorbuje světlo lépe. Sluneční záření je přeměněno na tepelná energie a ohřívá vodu, která je pod železnou deskou. Pak se vše děje jako v první metodě. Vyhřívaná voda může být použita buď pro vytápění místností nebo pro výrobu elektrické energie. Je pravda, že účinnost takové metody není tak vysoká, že by ji univerzálně využívala.

Takto získaná sluneční energie je zpravidla teplo. K získání elektrické energie častěji použijte třetí metodu.

Solární články

Nejvíce jsme obeznámeni s tímto způsobem získávání energie. Zahrnuje použití různých baterií nebo solárních panelů, které lze nalézt na střechách mnoha moderních domů. Tato metoda je složitější, než bylo dříve popsáno, ale je mnohem slibnější. Je to ten, kdo umožňuje přeměnit energii slunce na elektřinu v průmyslovém měřítku.

Speciální panely určené k zachycení paprsků jsou vyrobeny z obohacených krystalů křemíku. Sluneční světlo, dostává se na ně, zasáhne elektron z oběžné dráhy. Na jejím místě se okamžitě hledá další, čímž se získá spojitý mobilní řetězec, který vytváří proud. Je-li to nutné, okamžitě se používá k zajištění zařízení nebo k akumulaci ve formě elektřiny ve speciálních bateriích.

Popularita této metody je odůvodněna skutečností, že umožňuje získat více než 120 W od pouhého metru čtverečního solární baterie. Současně mají panely poměrně malou tloušťku, což umožňuje jejich umístění téměř všude.

Typy silikonových panelů

Existuje několik typů solární panely. První byly vyrobeny za použití monokrystalického křemíku. Jejich účinnost je asi 15%. Takové solární panely jsou nejdražší.

Účinnost prvků vyrobených z polykrystalického křemíku dosahuje 11%. Stojí méně, protože materiál pro ně je získán zjednodušenou technologií. Třetí typ je nejekonomičtější a má nejnižší účinnost. Jsou to panely z amorfního křemíku, tj. Nekrystalické. Kromě nízké efektivity mají další významné nedostatky - křehkost.

Někteří výrobci používají obě strany solárního panelu, zezadu i zepředu, aby zvýšili účinnost. To vám umožní zachytit světlo ve velkých objemech a zvýšit množství energie přijaté o 15-20%.

Domácí výrobci

Sluneční energie na Zemi se stává stále rozšířenější. Dokonce i v naší zemi se zajímá o studium tohoto odvětví. Navzdory skutečnosti, že v Rusku není rozvoj alternativních zdrojů příliš aktivní, bylo dosaženo určitého úspěchu. V současné době se několik organizací podílí na tvorbě solárních panelů, především vědeckých ústavů různých orientací a závodů na výrobu elektrických zařízení.

1. NPF "Quark".
2. OAO Kovrov Mechanický závod.
3. Celosvětový výzkumný ústav zemědělské elektrifikace.
4. NPO strojírenství.
5. JSC VIENN.
6. Otevřená společnost "v továrně v Rýazu sintrovaná kovová zařízení".
7. AOOT Pravdinsky pilotní zařízení současných zdrojů "Posit".

To je jen malá část podniků, které se aktivně podílejí na vývoji alternativní energie v Rusku.

Dopad na životní prostředí

Odmítnutí uhelných a ropných zdrojů energie je spojeno nejen s tím, že se tyto zdroje dříve nebo později skončí. Skutečnost, že jsou pro životní prostředí velmi škodlivé - znečišťující půdu, vzduch a vodu, přispívají k rozvoji onemocnění u lidí a snížení imunity. Proto by alternativní zdroje energie měly být ekologicky bezpečné.

Silikon, který se používá k výrobě fotočlánků, je sám o sobě bezpečný, protože je to přírodní materiál. Po čištění však zůstává odpad. Mohou ublížit lidem a životnímu prostředí, pokud jsou zneužívány.

Kromě toho může být na pozemku zcela uzavřeného solárními panely narušen přirozené osvětlení. To povede k změnám ve stávajícím ekosystému. Obecně však dopad na zařízení pro konverzi solární energie na životní prostředí je minimální.

Ekonomické

Největší náklady na výroba solárních baterií spojené s vysokými náklady na suroviny. Jak jsme již vysvětlili, speciální panely jsou vytvořeny pomocí křemíku. Navzdory skutečnosti, že tento minerál je v přírodě široce rozšířen, jeho problémy souvisejí s velkými problémy. Faktem je, že křemík, který tvoří více než čtvrtinu hmotnosti zemské kůry, není vhodný pro výrobu solárních článků. Pro tyto účely je vhodný pouze nejčistší materiál získaný průmyslovou metodou. Bohužel získávání nejčistšího křemíku z písku je velmi problematické.

Za cenu je tento zdroj srovnatelný s uranem používaným v jaderných elektrárnách. To je důvod, proč náklady na solární panely v současné době zůstávají na poměrně vysoké úrovni.

Moderní technologie

První pokusy o potlačení sluneční energie se objevily již dávno. Od té doby se mnoho vědců aktivně zapojuje do hledání nejúčinnějšího vybavení. Nemělo by být pouze nákladově efektivní, ale také kompaktní. Jeho účinnost by se měla snažit maximálně.

První kroky k ideálnímu zařízení pro získání a přeměnu sluneční energie byly provedeny s vynálezem silikonových baterií. Samozřejmě, že cena je poměrně vysoká, ale panely mohou být umístěny na střechách a zdech domů, kde nebude rušit s kýmkoli. Účinnost takových baterií je nepopiratelná.

Ale nejlepší způsob, jak zvýšit popularitu sluneční energie, je to, aby to bylo levnější. Němečtí vědci již navrhli nahrazení křemíku syntetickými vlákny, které mohou být integrovány do tkanin nebo jiných materiálů. Účinnost takové solární baterie není příliš vysoká. Ale košile s impregnací syntetických vláken může přinejmenším poskytnout elektřinu smartphonu nebo přehrávači. Práce se také aktivně provádí v oblasti nanotechnologií. Pravděpodobně umožní slunci stát se nejoblíbenějším zdrojem energie už v tomto století. Odborníci AS z Norska již uvedli, že nanotechnologie umožní 2krát snížit náklady na solární panely.

Solární energie pro domácnosti

Na bydlení, který sám o sobě zajistí, že sen mnoha jistá: není závislost na ústřední topení, problémy s placením účtů a škody na životním prostředí. Již v mnoha zemích se aktivně staví bydlení a spotřebovává pouze energii získanou z alternativních zdrojů. Živým příkladem je takzvaný slunečný dům.

V procesu výstavby bude vyžadovat více investic než tradiční. Ale po několika letech provozu se všechny náklady vyplatí - nemusíte platit za vytápění, horkou vodu a elektrickou energii. V solárním domě jsou všechny tyto komunikace vázány na speciální fotovoltaické panely umístěné na střeše. Takto získané energetické zdroje jsou nejen vynakládány na současné potřeby, ale také se hromadí pro použití v noci a za mraků.

Stavba takových domů v současné době probíhá nejen v zemích blízké rovníku, kde je nejsnazší způsob, jak získat sluneční energii. Jsou také postaveny v Kanadě, Finsku a Švédsku.

Výhody a nevýhody

Rozvoj technologií, které umožňují využívat sluneční energii všude, by mohl být aktivnější. Ale existují určité důvody, proč to ještě není prioritou. Jak již bylo řečeno, výroba panelů produkuje škodlivé látky pro životní prostředí. Kromě toho obsahuje hotové zařízení v jeho složení gallium, arsen, kadmium a olovo.

Mnoho otázek je způsobeno potřebou recyklace fotovoltaických panelů. Po 50 letech práce se stanou nevhodnými pro službu a budou muset být nějak zničeni. Nebude to příčinou velké škody pro přírodu? Mělo by se také vzít v úvahu, že sluneční energie je dočasný zdroj, jehož účinnost závisí na denní době a počasí. A to je významná nevýhoda.

Ale existují pluses, samozřejmě. Solární energie může být vytěžena téměř kdekoli na světě a zařízení pro příjem a konverzi může být tak malé, že se vejde na zadní straně smartphonu. A co je důležitější, je to obnovitelný zdroj, to znamená, že množství sluneční energie zůstane beze změny nejméně dalších tisíc let.

Vyhlídky

Rozvoj technologií v oblasti sluneční energie by měl vést ke snížení nákladů na vytvoření prvků. Již existují skleněné panely, které lze instalovat na okna. Vývoj nanotechnologie umožnil vymyslet barvu, která by byla stříkána na solární panely a mohla by nahradit křemíkovou vrstvu. Pokud cena sluneční energie skutečně klesá několikrát, bude její popularita také mnohokrát růst.

Vytvoření malých panelů pro individuální použití umožní lidem za všech okolností využívat solární energii - doma, v autě nebo dokonce mimo město. Díky jejich distribuci se sníží zatížení centralizovaných rozvodných sítí, protože lidé mohou samostatně nabíjet malou elektroniku.

Experti společnosti Shell se domnívají, že do roku 2040 bude asi polovina světové energie vyrobena z obnovitelných zdrojů. Již v Německu rychle roste spotřeba solární energie a kapacita baterie je více než 35 Gigawattů. Japonsko také aktivně rozvíjí toto odvětví. Tyto dvě země jsou vůdci spotřeby sluneční energie ve světě. Pravděpodobně brzy se k nim připojí Spojené státy.

Jiné alternativní zdroje energie

Vědci nepřestávají hádat o tom, co ještě můžete využít k získání elektřiny nebo tepla. Uveďte příklady nejslibnějších alternativních zdrojů energie.

Větrné mlýny lze nalézt v téměř každé zemi. Dokonce i v ulicích mnoha ruských měst jsou instalovány lucerny, které samy o sobě poskytují elektřinu díky větrné energii. Jistě jejich primární náklady jsou vyšší než průměr, ale časem tento rozdíl kompenzují.

Dlouho byla vynalezena technologie, která umožňuje získat energii za použití rozdílných teplot vody na povrchu oceánu a v hloubce. Čína se aktivně chystá rozvíjet tento směr. V nadcházejících letech poblíž břehů nebeské říše bude vybudovat největší elektrárnu, která tuto technologii provozuje. Existují i ​​další způsoby využití moře. Například v Austrálii plánuje vytvořit elektrárnu, která generuje energii ze silných proudů.

Existuje mnoho dalších způsobů, jak získat elektřinu nebo teplo. Ale na pozadí mnoha dalších možností je sluneční energie opravdu slibným směrem pro rozvoj vědy.