Bruken av solenergi på jorden. Utsikter for bruk av solenergi på jorden

2024 Forfatter: Henry Conors | [email protected]. Sist endret: 2024-02-12 11:36

I dag er problemet med energiforbruk ganske akutt - ressursene til planeten er ikke uendelige, og i løpet av sin eksistens har menneskeheten ganske mye ødelagt det som ble gitt av naturen. For øyeblikket utvinnes kull og olje aktivt, hvis reserver blir mindre for hver dag. Tankens kraft tillot menneskeheten å ta et utrolig skritt inn i fremtiden og bruke atomenergi, noe som medførte en enorm fare for hele miljøet.

Miljøspørsmålet er ikke mindre akutt - aktiv utvinning av ressurser og videre bruk av dem påvirker planetens tilstand negativt, og endrer ikke bare jordsmonnets natur, men til og med klimatiske forhold.

Derfor har det alltid vært viet spesiell oppmerksomhet til naturlige energikilder, som vann eller vind. Endelig, etter så mange år med aktiv forskning og utvikling, har menneskeheten "vokst opp" til bruk av solenergi på jorden. Det er om ham vi skal diskutere videre.

Hva er så attraktivt med dette

Før vi går videre til konkrete eksempler, la oss finne ut hvorfor forskere over hele verden er så interessert i denne typen energiproduksjon. Dens viktigste eiendel kan kalles uuttømmelighet. Til tross for mange hypoteser, er sannsynligheten for at en stjerne som Solen vil gå ut i nær fremtid ekstremt liten. Dette betyr at menneskeheten har muligheten til å motta ren energi på en helt naturlig måte.

Den andre utvilsomme fordelen med å bruke solenergi på jorden er miljøvennligheten til dette alternativet. Påvirkningen på miljøet under slike forhold vil være null, noe som igjen gir hele verden en mye lysere fremtid enn den som åpner opp med konstant utvinning av begrensede underjordiske ressurser.

Til slutt bør det rettes spesiell oppmerksomhet mot at bruk av solenergi utgjør minst fare for mennesker.

Really

La oss nå komme til poenget. Det litt poetiske navnet «solenergi» skjuler faktisk omdannelsen av stråling til elektrisitet ved hjelp av spesialutviklede teknologier. Denne prosessen leveres av fotovoltaiske celler, som menneskeheten bruker ekstremt aktivt til sine egne formål, og ganske vellykket.

Solstråling

Det skjedde historisk at substantivet "stråling" fremkaller flere negative assosiasjoner enn positive i forbindelse med de menneskeskapte katastrofene som verden klarte å overleve i sin levetid. Ikke desto mindre sørger teknologien for å bruke energien til solen på jorden for å arbeide med den.

I utgangspunktet,denne typen stråling er elektromagnetisk stråling, hvis rekkevidde er mellom 2,8 og 3,0 mikron.

Solspekteret som er så vellykket brukt av menneskeheten består faktisk av tre typer bølger: ultrafiolett (omtrent 2 %), omtrent 49 % er lysbølger og til slutt, samme mengde er i infrarød stråling. Solenergi har et lite antall andre komponenter, men deres rolle er så ubetydelig at de ikke har noen spesiell innvirkning på jordens liv.

Mengden solenergi som treffer jorden

Nå som sammensetningen av spekteret som brukes til fordel for menneskeheten er bestemt, bør et viktig trekk ved denne ressursen bemerkes. Bruken av solenergi på jorden virker veldig lovende også fordi den er tilgjengelig i ganske store mengder til nesten minimale prosesseringskostnader. Den totale mengden energi som sendes ut av en stjerne er ekstremt høy, men omtrent 47 % når jordens overflate, som tilsvarer syv hundre kvadrillioner kilowattimer. Til sammenligning bemerker vi at bare én kilowatt-time kan gi ti års drift av en lyspære med en effekt på hundre watt.

Kraften til solens stråling og bruken av energi på jorden avhenger selvfølgelig av en rekke faktorer: klimatiske forhold, innfallsvinkelen til strålene på overflaten, årstid og geografisk plassering.

Når og hvor mye

Det er lett å gjette at den daglige mengden solenergi som faller på overflatenJorden er i konstant endring, siden den direkte avhenger av planetens posisjon i forhold til solen og bevegelsen til selve armaturet. Det har lenge vært kjent at ved middagstid er strålingen maksimal, mens om morgenen og kvelden er antallet stråler som når overflaten mye mindre.

Vi kan med sikkerhet si at bruken av solenergi vil være mest produktiv i regioner så nær ekvatorialstripen som mulig, siden det er der forskjellen mellom høyeste og laveste indikatorer er minimal, noe som indikerer maksimal mengde stråling som når overflaten av planeten. For eksempel, i de afrikanske ørkenområdene når den årlige strålingsmengden et gjennomsnitt på 2200 kilowattimer, mens tallene i Canada eller for eksempel Sentral-Europa ikke overstiger 1000 kilowattimer.

Solenergi i historien

Hvis du tenker så bredt som mulig, begynte forsøkene på å "temme" den store belysningen som varmer planeten vår i eldgamle tider under hedenskapen, da hvert element ble legemliggjort av en separat guddom. Men, selvfølgelig, da var bruk av solenergi uaktuelt - magien hersket i verden.

Emnet om bruk av energien til solen på jorden begynte å bli aktivt tatt opp først på slutten av det 14. – begynnelsen av det 20. århundre. Et virkelig gjennombrudd i vitenskapen ble gjort i 1839 av Alexander Edmond Becquerel, som klarte å bli oppdageren av den fotovoltaiske effekten. Studiet av dette emnet har økt betydelig, og etter 44 år var Charles Fritts i stand til å designe den første noensinnemodul basert på gullbelagt selen. Denne bruken av energien til solen på jorden ga en liten mengde frigjort elektrisitet - den totale produksjonsmengden utgjorde da ikke mer enn 1%. Ikke desto mindre, for hele menneskeheten, var dette et virkelig gjennombrudd som åpnet nye vitenskapelige horisonter som man ikke engang hadde drømt om før.

Albert Einstein ga selv et betydelig bidrag til utviklingen av solenergi. I den moderne verden er vitenskapsmannens navn oftere assosiert med hans berømte relativitetsteori, men faktisk ble han tildelt Nobelprisen nettopp for å studere den eksterne fotoelektriske effekten.

Til i dag opplever teknologien for å bruke solenergi på jorden enten raske oppganger eller ikke mindre raske fall, men denne kunnskapsgrenen blir stadig oppdatert med nye fakta, og vi kan håpe det i overskuelig fremtid, døren til en helt ny verden vil åpne seg for oss. fred.

Naturen er mot oss

Vi har allerede snakket om fordelene ved å bruke energien til solen på jorden. La oss nå ta hensyn til ulempene med denne metoden, som dessverre ikke er mindre.

På grunn av den direkte avhengigheten av geografisk plassering, klimatiske forhold og solens bevegelse, krever produksjon av solenergi i tilstrekkelige mengder enorme territorielle kostnader. Poenget er at jo større arealet for forbruk og prosessering av solstråling er, desto større mengde miljøvennlig energi vil vi motta ved utgangen. Plasseringen av slikeenorme systemer krever mye ledig plass, noe som forårsaker visse vanskeligheter.

Et annet problem angående bruken av solenergi på jorden er i direkte relasjon til tiden på dagen, siden generasjonen vil være null om natten, og ekstremt ubetydelig om morgenen og kvelden.

En ekstra risikofaktor er selve været - brå endringer i forholdene kan ha en ekstremt negativ innvirkning på driften av denne typen system, siden de forårsaker problemer med å feilsøke den nødvendige kraften. På en måte kan situasjoner med en kraftig endring i mengden forbruk og produksjon være farlig.

Rent, men dyrt

Bruken av solenergi på jorden er vanskelig for øyeblikket på grunn av den høye kostnaden. Fotocellene som er nødvendige for gjennomføringen av hovedprosessene har en ganske høy kostnad. Selvfølgelig gjør de positive sidene ved å bruke denne typen ressurs at det lønner seg, men fra et økonomisk synspunkt er det for øyeblikket ikke nødvendig å snakke om full tilbakebetaling av kontantkostnader.

Men som trenden viser, faller prisen på solceller gradvis, så med tiden kan dette problemet løses fullstendig.

Besvær med prosessen

Bruk av solen som energikilde er også vanskelig fordi denne metoden for å behandle ressurser er ganske arbeidskrevende og upraktisk. Forbruket og behandlingen av stråling avhenger direkte av renheten til platene, noe som er ganske problematisk å sikre. I tillegg ekstremtOppvarmingen av elementene påvirker også prosessen negativt, som kun kan forhindres ved å bruke de kraftigste kjølesystemene, som krever ekstra materialkostnader, og betydelige slike.

I tillegg blir platene som brukes i solfangere, etter 30 års aktivt arbeid, gradvis ubrukelige, og kostnaden for solceller ble nevnt tidligere.

Miljøproblem

Tidligere ble det sagt at bruk av denne typen ressurser kan redde menneskeheten fra ganske alvorlige problemer med miljøet i fremtiden. Kilden til ressursene og sluttproduktet er virkelig så miljøvennlig som mulig.

Likevel, bruk av solenergi, prinsippet for drift av solfangere er å bruke spesielle plater med fotoceller, til fremstilling av disse krever mye giftige stoffer: bly, arsen eller kalium. Bruken av dem medfører ingen skade på miljøet, men gitt deres begrensede levetid, kan avhending av platene over tid bli et alvorlig problem.

For å begrense den negative påvirkningen på miljøet, går produsentene gradvis over til tynnfilmskiver, som har lavere kostnad og mindre skadelig effekt på miljøet.

Metoder for å konvertere stråling til energi

Filmer og bøker om menneskehetens fremtid gir oss nesten alltid omtrent det samme bildet av denne prosessen, som faktisk,kan avvike vesentlig fra virkeligheten. Det er flere måter å konvertere på.

Det vanligste er den tidligere beskrevne bruken av fotoceller.

Som et alternativ bruker menneskeheten aktivt solvarmeenergi, basert på oppvarming av spesielle overflater, som tillater oppvarming av vann med riktig retning av den oppnådde temperaturen. Hvis du forenkler denne prosessen så mye som mulig, kan den sammenlignes med tankene som brukes til sommerdusjer i private hjem.

En annen måte å bruke stråling for å generere energi er "solseilet", som bare kan operere i vakuum. Denne typen system konverterer stråling til kinetisk energi.

Problemet med manglende generasjon om natten løses delvis av solcelleballongkraftverk, hvis drift fortsetter på grunn av akkumulering av frigjort energi og varigheten av kjøleprosessen.

Vi og solenergi

Ressursene for sol- og vindenergi på jorden brukes ganske aktivt, selv om vi ofte ikke merker dette. Tidligere har folkelig oppvarming av vann i en utendørs dusj allerede blitt nevnt. Faktisk brukes solenergi oftest til disse formålene. Det finnes imidlertid mange andre eksempler: I nesten alle belysningsbutikker kan du finne oppbevaringspærer som kan fungere uten strøm selv om natten takket være energien som samles opp i løpet av dagen.

Installasjoner basert på fotoceller brukes aktivt i alle typer pumpestasjoner og ventilasjonsanlegg.

I går, i dag, i morgen

En av de viktigste ressursene for menneskeheten er solenergi, og utsiktene for bruken er ekstremt høye. Denne industrien er aktivt finansiert, utvidet og forbedret. Nå er solenergi mest utviklet i USA, hvor noen regioner bruker den som en fullverdig alternativ kraftkilde. Også kraftverk av denne typen opererer i Mojave-ørkenen. Andre land har lenge gått mot denne typen elektrisitetsproduksjon, som snart kan løse problemet med miljøforurensning.