Používání sluneční energie na Zemi. Perspektivy využití energie Slunce na Zemi

Dosavadní problém spotřeby energie je poměrně akutní - zdroje planety nejsou nekonečné a po dobu své existence lidstvo docela zničilo to, co bylo dáno přírodou. V současné době se aktivně čerpají uhlí a ropa, jejichž zásoby se každým dnem zmenšují. Síla myšlení

Neméně akutní je otázka ekologicky aktivní těžby zdrojů a jejich další využití nepříznivě ovlivňuje stav planety, mění nejen povahu půdy, ale i klimatické podmínky.

Proto je vždy věnována zvláštní pozornost přírodním zdrojům energie, jako je například voda nebo vítr. Konečně, po tolika letech aktivního výzkumu a vývoje, lidstvo "rostlo", aby využilo energie Slunce na Zemi. Jde o něj, o kterém se bude dále diskutovat.

Co je přitažlivé v tomto

Než se budeme věnovat konkrétním příkladům, zjistíme, jaký byl tento typ extrakce energie výzkumníků z celého světa tak zajímá. Jeho hlavním přínosem je nevyčerpatelnost. Navzdory četným hypotézám je pravděpodobnost, že hvězda jako Slunce vyjde v blízké budoucnosti, je extrémně malá. Proto před lidstvem je příležitost přijímat čistou energii zcela přirozeným způsobem.

Druhou nespornou výhodou využití energie Slunce na Zemi je ekologická přívětivost této možnosti. Dopad na životní prostředí za takových podmínek bude nulový, což zase poskytuje světu mnohem jasnější budoucnost než to, co se otevírá konstantním těžením omezených podzemních zdrojů.

Konečně bychom měli věnovat zvláštní pozornost tomu, že energie Slunce představuje pro člověka nejméně nebezpečí.

Jak opravdu

Teď se dostaneme k věci. Pod některými poetický název „solární energie“ se skrývá v tom, přeměnit záření na elektrickou energii pomocí speciálně vyvinuté technologie. Tento proces zajišťují fotovoltaické články, které lidstvo aktivně využívá pro své vlastní účely a poměrně úspěšně.

Sluneční záření

Stalo se historicky, že podstatné jméno "radiace" způsobuje člověku spíše negativní asociaci než pozitivní v souvislosti s těmito technogenními katastrofami, kterým svět dokázal v životě přežít. Nicméně technologie využívající energii Slunce na Zemi vyžaduje spolupráci s ním.

Ve skutečnosti je tento typ záření elektromagnetickým zářením, jehož rozsah je v rozmezí od 2,8 do 3,0 μm.

Tak úspěšně používají lidstva slunečního spektra je vlastně tři typy vln: UV (asi 2%), přibližně 49%, jsou světelné vlny, a nakonec se použije stejné množství připadá na infračervené záření. Solární energie má malý počet dalších komponent, ale jejich role je tak bezvýznamná, že nemají žádný zvláštní dopad na život na Zemi.

Množství sluneční energie vstupující na Zemi

Nyní, když je určeno složení spektra použitého ve prospěch lidstva, je třeba poznamenat ještě jeden důležitý rys tohoto zdroje. Použití sluneční energie na Zemi se zdá být velmi nadějné také proto, že je k dispozici v poměrně velkém počtu při prakticky minimálních nákladech na zpracování. Celkové množství energie vyzařované hvězdou je extrémně velké, ale přibližně 47% povrchu Země dosahuje ekvivalentu sedmi set čtyř čtyřicet kilowatthodin. Pro srovnání lze poznamenat, že pouze jeden kilowatthodina může poskytnout desetiletou provoz 100-wattové žárovky.

Síla slunečního záření a využití energie na Zemi samozřejmě závisí na řadě faktorů: klimatických podmínek, úhlu dopadu paprsků na povrchu, ročním období a geografické poloze.

Kdy a kolik

Není těžké uhodnout, že denní množství sluneční energie dopadajícího na zemský povrch se neustále mění, protože je přímo závislá na postavení planet ve vztahu ke slunci a pohyb hvězdy. Již dlouho je známo, že v poledne je ozařování maximum, zatímco ráno a večer je počet paprsků dosahujících mnohem menší.

S jistotou můžeme říci, že využívání sluneční energie bude nejproduktivnější v oblastech, co nejblíže k rovníkové pásmo, protože to je místo, kde rozdíl mezi vyššími a nižšími rychlostmi je minimální, což znamená, že maximální množství záření dopadajícího na povrch planety. Například na území pouštních oblastech Afriky roční množství záření dosahuje průměrně 2200 kilowatthodin, zatímco v Kanadě, nebo se například postavy menší než 1000 kilowatthodin střední Evropy.

Sluneční energie v historii

Pokud si myslíme, že je to co nejširší, pokouší se "zkrotit" velkou hvězdu, která zahřeje naši planetu, začala ve starověku v době pohanství, kdy každý prvek byl ztělesněn v oddělené božstvo. Nicméně, samozřejmě, pak o využití sluneční energie, dokonce řeč nemohl být - ve světě kouzlo vládl.

Téma využívání energie Slunce na Zemi začalo aktivně vzrůstat až na konci 14. a počátku 20. století. Vědecký průlom ve vědě byl proveden v roce 1839 Alexandrem Edmondem Becquerelem, který se stal průkopníkem fotovoltaického efektu. Studium tohoto tématu se výrazně zvýšilo a již o 44 let později Charles Fritz dokázal navrhnout první modul založený na pozlaceném selénu. Takové využití energie Slunce na Zemi dalo malé množství elektřiny uvolněné - celkový výkon pak nebyl více než 1%. Nicméně pro celé lidstvo to byl opravdový průlom, otevírající nové horizonty vědy, o kterých jsme nikdy předtím ani nesnívali.

Významným příspěvkem k rozvoji sluneční energie byl včas realizován samotným Albertem Einsteinem. V moderním světě je jméno vědce častěji spojováno s jeho slavnou teorií relativity, ale ve skutečnosti získal Nobelovu cenu za studium externí fotoefekt.

K dnešní technologie využití solární energie ve světě se děje přes raketový vzestup, to není o nic méně rychlý pokles, ale toto odvětví znalostí je neustále aktualizován s novými skutečnostmi, a očekává se, že v dohledné budoucnosti před námi otevře dveře do zcela nového světa.

Příroda proti nám

Již jsme mluvili o výhodách využití energie Slunce na Zemi. Nyní věnujme pozornost nedostatkům této metody, která bohužel není o nic menší.

Vzhledem k přímému závislost na geografické poloze, klimatických podmínkách a pohybu slunce vyžaduje produkce solární energie v dostatečném množství obrovské územní náklady. Důležité je, že čím je oblast spotřeby a zpracování slunečního záření větší, tím větší množství čisté energie získáme na výstupu. Umístění takových obrovských systémů vyžaduje velké množství volného prostoru, což způsobuje určité potíže.

Dalším problémem souvisejícím s použitím energie Slunce na Zemi je přímá závislost na denní době, protože výroba v noci bude nula a ráno a večer je mimořádně nevýznamná.

Dalším rizikovým faktorem je samotné počasí - náhlé změny podmínek mohou mít velmi negativní dopad na provoz tohoto typu systému, protože způsobují potíže při ladění požadované kapacity. V jistém smyslu mohou být situace s výraznou změnou absorpce a výroby nebezpečné.

Čisté, ale drahé

Použití sluneční energie na Zemi je v současné době obtížné kvůli vysokým nákladům. Fotočlánky nezbytné pro provádění hlavních procesů mají poměrně vysoké náklady. Samozřejmě, pozitivní aspekty využívání tohoto druhu zdrojů z něj činí návratnost, avšak z ekonomického hlediska v současné době není nutné mluvit o plné návratnosti peněžních nákladů.

Nicméně, jak ukazuje trend, cena fotovoltaických článků postupně klesá, takže s časem může být tento problém zcela vyřešen.

Nevhodnost procesu

Použití Slunce jako zdroje energie je také výzva, protože tento způsob zpracování zdrojů je spíše namáhavý a nepohodlný. Spotřeba a zpracování záření přímo závisí na čistotě desek, což je poměrně problematické. Navíc ohřev prvků, jimž lze zabránit pouze použitím nejvýkonnějších chladicích systémů, má mimořádně nepříznivý vliv na proces, což vyžaduje dodatečné náklady na materiál, v neposlední řadě.

Kromě toho se desky používané v solárních kolektorech po 30 letech aktivní práce postupně stávají nevhodnými pro použití a náklady na fotobuňky byly diskutovány dříve.

Ekologická záležitost

Dříve bylo řečeno, že použití takového zdroje by mohlo v budoucnosti zachránit lidstvo před vážnými problémy se životním prostředím. Zdroje zdrojů a konečný produkt jsou skutečně ekologicky čisté.

Nicméně použití sluneční energie, princip solárních kolektorů je použití speciálních desek s fotobuňkami, které vyžadují množství toxických látek: olova, arsenu nebo draslíku. Jejich použití nepoškozuje životní prostředí, avšak s ohledem na omezené období jejich provozu, v průběhu času může být použití oplatků vážným problémem.

K omezení negativního dopadu na životní prostředí se výrobci postupně stěhují na tenkovrstvé desky, které mají nižší náklady a méně škodlivé pro životní prostředí.

Metody přeměny záření na energii

Filmy a knihy o budoucnosti lidstva nám téměř vždy poskytují přibližně stejný obraz tohoto procesu, který se ve skutečnosti může podstatně lišit od skutečnosti. Existuje několik způsobů, jak převést.

Nejběžnější je dříve popsané použití fotobuněk.

Jako alternativu lidstvo aktivně využívá solární tepelnou energii založenou na ohřevu speciálních ploch, což umožňuje správný směr dosažené teploty k ohřevu vody. Pokud proces co nejvíce zjednodušíte, lze ho porovnat s nádrží používanými pro letní sprchy v soukromých domech.

Dalším způsobem, jak využívat záření pro výrobu energie, je "solární plachta", která může pracovat pouze v bezvzduchové místo. Takový systém přeměňuje záření kinetické energie.

Problém nedostatku generace v noci je částečně řešen solárními balónovými elektrárnami, jejichž práce pokračuje v důsledku akumulace uvolněné energie a trvání procesu chlazení.

My a sluneční energie

Zdroje energie slunce a větru na Zemi se používají poměrně aktivně, i když si to často nevšimujeme. Již bylo zmíněno společné ohřev vody v letní sprchě. Ve skutečnosti se nejčastěji využívá sluneční energie pro tento účel. Nicméně existuje řada dalších příkladů: téměř každá prodejna osvětlení může najít žárovky, které mohou pracovat bez elektřiny dokonce v noci díky energii nahromaděné během dne.

Zařízení na bázi fotobuněk se aktivně používají na všech typech čerpacích stanic a ventilačních systémů.

Včera, dnes, zítra

Jedním z nejdůležitějších zdrojů pro lidstvo je sluneční energie a vyhlídky na jeho použití jsou extrémně velké. Tato pobočka je aktivně financována, rozšiřována a zlepšována. Nyní je solární energie maximálně rozvinutá v USA, kde ji některé regiony využívají jako plnohodnotný alternativní zdroj výživy. Také fungují elektrárny tohoto typu pouště Mojave. Jiné země již dlouho absolvovaly kurz týkající se tohoto typu elektřiny, který v blízké budoucnosti pravděpodobně vyřeší problém znečištění životního prostředí.