Solarna energija je ... Korištenje solarnih panela

Posljednjih godina znanstvenici su posebno zainteresirani za alternativne izvore energije. Nafta i plin će završiti prije ili kasnije pa moramo razmišljati o tome kako ćemo sada preživjeti u ovoj situaciji. U Europi se aktivno koriste vjetroturbine, netko pokušava izdvojiti energiju iz oceana i razgovarati o sunčevoj energiji. Uostalom, zvijezda, koju vidimo skoro svaki dan na nebu, može nam pomoći da spasimo neobnovljivi resursi

Malo povijesti

Sredinom 19. stoljeća fizičar Aleksandar Edmond Becquerel otkrio je fotonaponski učinak. Krajem stoljeća Charles Fritz je stvorio prvu napravu sposobnu za obradu sunčeve energije u struju. Zbog toga je korišten selen, obložen tankim slojem zlata. Učinak je bio slab, ali ovaj je izum često povezan s početkom ere solarne energije. Neki znanstvenici se ne slažu s ovom formulacijom. Oni nazivaju predakom doba svjetski poznatog znanstvenika Albert Einsteina. Godine 1921. dobio je Nobelovu nagradu za objašnjenje zakona vanjskog fotoelektričnog učinka.

Čini se da je solarna energija obećavajući način razvoja. Ali ima mnogo prepreka za ulazak u svaku kuću - uglavnom ekonomsku i ekološku. Ono što čini troškove solarnih panela, kakvu štetu mogu uzrokovati okolišu i koje druge načine dobivanja energije, naći ćemo u nastavku.

Načini akumulacije

Najhitniji zadatak koji se odnosi na pripitomljavanje solarne energije nije samo njegov prijem nego i akumulacija. A ovo je najteže. Trenutno, znanstvenici su razvili samo 3 načina da potpuno upijaju solarnu energiju.

Prva se temelji na upotrebi paraboličnog ogledala i malo je poput igre s povećalom, koje svatko zna od djetinjstva. Kroz objektiv, prolazi svjetlost, okuplja se u jednom trenutku. Ako stavite komad papira na ovo mjesto, zasvijetlit će, jer je temperatura križanja sunčanih zraka nevjerojatno visoka. Parabolično ogledalo je konkavan disk sličan plitkoj zdjeli. Ovo ogledalo, za razliku od povećalo ne prenosi, ali odražava sunčevu svjetlost ga prikupljanje na jednom mjestu, što se općenito odnosi na crnom cijevi za vodu. Ova boja se koristi jer upija svjetlo najbolje. Voda u cijevi ispod akcije sunčana svjetlost grijani i mogu se koristiti za struju ili za grijanje malih kuća.

Ravno grijanje

U ovoj se metodi koristi potpuno drugačiji sustav. Prijemnik solarne energije izgleda kao višeslojna konstrukcija. Princip njegova djelovanja je kako slijedi.

Prolazeći kroz staklo, zrake pada na zamračeni metal, koji, kao što je poznato, apsorbira svjetlost boljom. Sunčevo zračenje se pretvara u toplinska energija i zagrijava vodu ispod željeznog tanjura. Tada se sve događa kao u prvoj metodi. Grijana voda se može koristiti za prostorije za grijanje ili za generiranje električne energije. Istina, učinkovitost takve metode nije toliko visoka da je upotrebljava univerzalno.

U pravilu, dobivena solarna energija je toplina. Za dobivanje električne energije češće se koristi treća metoda.

Sunčane stanice

Većina smo upoznati s ovim načinom dobivanja energije. To uključuje korištenje različitih baterija ili solarnih panela, koji se mogu naći na krovovima mnogih modernih domova. Ova metoda je složenija nego prethodno opisana, ali mnogo je obećavajuća. On je taj koji omogućuje pretvaranje energije sunca u električnu energiju na industrijskoj razini.

Posebne ploče dizajnirane za snimanje zraka izrađene su od obogaćenih kristala silicija. Sunčeva svjetlost, uzimajući ih, udara elektrona iz orbite. Na njegovom mjestu odmah traži drugu, tako dobiva kontinuirani pokretni lanac koji stvara struju. Ako je potrebno, odmah se koristi za pružanje uređaja ili akumulira u obliku struje u posebnim akumulatorima.

Popularnost ove metode opravdana je činjenicom da vam omogućuje da dobijete više od 120 vata od samo jednog četvornog metra solarne baterije. Istodobno, ploče imaju relativno malu debljinu koja im omogućuje da ih se postavlja gotovo posvuda.

Vrste ploča od silicija

Postoji nekoliko vrsta solarne ploče. Prve su izrađene pomoću monokristalnog silicija. Njihova učinkovitost iznosi oko 15%. Takve solarne ploče su najskuplje.

Učinkovitost elemenata od polikristalnog silicija doseže 11%. Oni koštaju manje, jer se materijal za njih dobiva pojednostavljenom tehnologijom. Treći tip je najisplativiji i ima najnižu učinkovitost. To su ploče amorfnog silicija, to jest ne-kristalnog. Pored niske učinkovitosti, oni imaju još jedan značajan nedostatak - krhkost.

Neki proizvođači koriste obje strane solarne ploče, straga i naprijed, kako bi povećali učinkovitost. To vam omogućuje snimanje svjetlosti u velikim količinama i povećava količinu energije primljenu za 15-20%.

Domaći proizvođači

Sunčeva energija na Zemlji postaje sve raširena. Čak iu našoj zemlji zainteresirani su za proučavanje ove industrije. Unatoč tome što u Rusiji razvoj alternativne energije nije vrlo aktivan, postignut je neki uspjeh. Trenutno je nekoliko organizacija uključeno u stvaranje solarnih panela, uglavnom znanstvenih instituta različitih orijentacija i tvornica za proizvodnju električne opreme.

1. NPF "Quark".
2. Mehanički pogon OAO Kovrov.
3. All-Russian Institut za poljoprivredu elektrifikacije.
4. NPO strojarstva.
5. JSC VIENN.
6. Otvoreno društvo "Tvornica Ryazan sintered metal devices".
7. AOOT Pravdinsky pilot biljka trenutnih izvora "Posit".

To je tek mali dio poduzeća koji aktivno sudjeluju u razvoju alternativne energije u Rusiji.

Utjecaj na okoliš

Odbijanje iz ugljena i izvora energije nafte povezano je ne samo s činjenicom da će ti resursi prije ili kasnije završiti. Činjenica je da ozbiljno štete okolišu - zagađuju tlo, zrak i vodu, potiču razvoj bolesti kod ljudi i smanjuju imunitet. Zato bi alternativni izvori energije trebali biti ekološki sigurni.

Silicij, koji se koristi za proizvodnju fotocelulata, sam po sebi je siguran jer je prirodni materijal. Ali nakon čišćenja, ostaci ostaju. Oni mogu naštetiti ljudima i okolišu ako su zloupotrijebljeni.

Osim toga, na mjestu potpuno zatvorenom od solarnih panela, može se ometati prirodna rasvjeta. To će dovesti do promjena u postojećem ekosustavu. No općenito, utjecaj na okoliš uređaja dizajniranih za pretvorbu solarne energije je minimalan.

ekonomija

Najveći troškovi za proizvodnja solarnih baterija povezane s visokom cijenom sirovina. Kao što smo već objasnili, posebne ploče su izrađene pomoću silicija. Unatoč tome što je ovaj mineral široko rasprostranjen u prirodi, njegovi su problemi povezani s velikim problemima. Činjenica je da silicij, koji broji više od četvrtine mase zemljinog kora, nije pogodan za proizvodnju solarnih ćelija. U ove svrhe je prikladan samo najčišći materijal dobiven industrijskom metodom. Nažalost, dobivanje najčišćeg silicija iz pijeska izuzetno je problematično.

Po cijeni je ovaj resurs usporediv s uranom koji se koristi u nuklearnim elektranama. Zato se danas troškovi solarnih panela zadržavaju na prilično visokoj razini.

Suvremene tehnologije

Prvi pokušaji uklanjanja solarne energije pojavili su se davno. Od tada, mnogi znanstvenici aktivno se bave traženjem najučinkovitije opreme. Ne bi trebalo biti samo isplativo, već i kompaktno. Njegova učinkovitost treba težiti maksimalnom.

Prvi koraci za idealan uređaj za dobivanje i pretvaranje solarne energije napravljeni su izumom silikonskih baterija. Naravno, cijena je dovoljno visoka, ali ploče se mogu postaviti na krovove i zidove kuća, gdje se neće zavarati nikome. A učinkovitost takvih baterija je neporeciva.

Ali najbolji način povećanja popularnosti sunčeve energije je olakšavanje. Njemački su znanstvenici već predložili zamjenu silicija sa sintetičkim vlaknima koja se mogu integrirati u tkaninu ili druge materijale. Učinkovitost takve solarne baterije nije jako visoka. No košulja s impregnacijom sintetičkih vlakana može, barem, osigurati električnu energiju smartphoneu ili igraču. Rad se također aktivno provodi u području nanotehnologije. Vjerojatno će dopustiti da sunce postane najpopularniji izvor energije već u ovom stoljeću. Scates AS stručnjaci iz Norveške već su izjavili da će nanotehnologija omogućiti smanjenje troškova solarnih ploča za 2 puta.

Solarna energija za dom

Mnogi ljudi zasigurno sanjaju o stambenom smještaju koji će sami osigurati: nema ovisnosti o centraliziranom grijanju, poteškoćama s plaćanjem računa i šteti okolišu. Već u mnogim zemljama aktivno se gradi stanovanje, konzumirajući samo energiju primljenu iz alternativnih izvora. Živi primjer je takozvana sunčana kuća.

U procesu izgradnje, to će zahtijevati više investicija nego tradicionalni. No, nakon nekoliko godina rada, svi troškovi će se isplatiti - ne morate platiti za grijanje, toplu vodu i struju. U solarijskoj kući sve su ove veze vezane uz posebne fotonaponske ploče postavljene na krov. I tako dobiveni izvori energije nisu samo potrošeni za tekuće potrebe, već se i akumuliraju za upotrebu noću i pod oblačnošću.

Trenutno, izgradnja takvih kuća nije samo u zemljama blizu ekvatora, gdje je najlakši način za dobivanje solarne energije. Također se grade u Kanadi, Finskoj i Švedskoj.

Pro i kontra

Razvoj tehnologija koje omogućuju korištenje solarne energije svugdje može biti aktivnija. Ali postoje određeni razlozi zašto to još uvijek nije prioritet. Kao što smo već rekli, proizvodnja ploča proizvodi štetne tvari za okoliš. Osim toga, gotova oprema sadrži galij, arsen, kadmij i olovo u svom sastavu.

Mnogo je pitanja uzrokovano potrebom recikliranja fotonaponskih ploča. Nakon 50 godina rada postat će neprikladni za servisiranje i morat će ih nekako uništiti. Hoće li to učiniti veliku štetu prirodi? Treba također uzeti u obzir da je solarna energija nestalni izvor, čija učinkovitost ovisi o dobu dana i vremenu. A ovo je značajan nedostatak.

Ali, naravno, postoje plusi. Solarna energija može se izdvojiti gotovo bilo gdje u svijetu, a oprema za primanje i pretvaranje može biti toliko mala da se uklapa na stražnjoj strani smartphonea. Što je još važnije, to je obnovljivi izvor, tj. Količina solarne energije ostat će nepromijenjena još najmanje tisuću godina.

planovi

Razvoj tehnologija u području solarne energije trebao bi dovesti do nižih troškova za stvaranje elemenata. Već postoje stakleni paneli koji se mogu instalirati na prozorima. Razvoj nanotehnologije omogućio je izumljivanje boje koja bi se raspršila na solarne ploče i mogla zamijeniti silikonski sloj. Ako se cijena solarne energije zapravo smanjuje nekoliko puta, popularnost će također rasti mnogo puta.

Stvaranje malih panela za pojedinačnu upotrebu omogućit će ljudima da u svakom slučaju koriste solarnu energiju - kod kuće, u automobilu ili čak izvan grada. Zbog njihove distribucije, opterećenje na centraliziranim energetskim mrežama će se smanjiti, jer ljudi mogu samostalno naplatiti malu elektroniku.

Shellovi stručnjaci vjeruju da će do 2040. godine oko polovice svjetske energije biti proizvedene iz obnovljivih izvora. Već u Njemačkoj potrošnja solarne energije brzo raste, a kapacitet baterije je veći od 35 Gigawatt. Japan također aktivno razvija ovu industriju. Ove dvije zemlje su čelnici potrošnje sunčeve energije u svijetu. Vjerojatno će uskoro biti pridruženi Sjedinjenim Državama.

Ostali alternativni izvori energije

Znanstvenici ne prestaju slagati s onim što možete koristiti kako biste dobili struju ili toplinu. Navedimo primjere najperspektivnijih alternativnih izvora energije.

Vjetrenjače sada se mogu naći u gotovo svim zemljama. Čak i na ulicama mnogih ruskih gradova, ugrađuju se svjetiljke koje se sami snabdijevaju strujom zbog vjetroenergije. Sigurno je da je njihova premijera veća od prosjeka, ali s vremenom će nadoknaditi tu razliku.

Dugo se izumio tehnologija koja omogućava dobivanje energije pomoću razlike u temperaturi vode na površini oceana i na dubini. Kina će aktivno razvijati taj smjer. U narednim godinama u blizini obale Nebeskog Carstva bit će izgrađena najveća elektrana koja djeluje na ovoj tehnologiji. Postoje i drugi načini korištenja mora. Na primjer, u Australiji planiraju stvoriti elektranu koja generira energiju snage struja.

Postoje mnogi drugi načini za dobivanje struje ili topline. No, u pozadini mnogih drugih opcija, solarna energija je zaista obećavajući smjer razvoja znanosti.