Aurinkoenergian käyttö maapallolla. Auringon energian hyödyntämisen näkökulmat Maapallolla

Tähän mennessä energiankulutuksen ongelma on varsin akuutti - planeetan resurssit eivät ole ääretöntä, ja sen olemassaolon ajan ihmiskunta on tuhonnut sen, mitä luonto on antanut. Tällä hetkellä kivihiiltä ja öljyä aktivoidaan aktiivisesti, ja sen varaukset vähenevät joka päivä. Ajatusvoima antoi ihmiskunnalle uskomattoman askeleen tulevaisuuteen ja käyttää ydinenergiaa, mikä tuo mukanaan valtavan vaaran koko ympäristölle.

Ei ole yhtä akuutti ekologinen kysymys - voimavarojen aktiivinen louhinta ja niiden jatkokäyttö heikentävät maapallon tilaa, muuttamalla paitsi maaperän luonnetta myös jopa ilmasto-olosuhteita.

Siksi erityistä huomiota on aina kiinnitetty luonnonlähteisiin, kuten esimerkiksi veteen tai tuulivoimaan. Lopuksi, niin monen vuoden aktiivisen tutkimuksen ja kehityksen jälkeen, ihmiskunta "kasvoi" käyttämään Aurinkoenergiaa Maapallolla. Se on hänen puolestaan, josta keskustellaan edelleen.

Mikä on houkutteleva tässä

Ennen konkreettisiin esimerkkeihin tutustumista selvitämme, mistä tällä tavalla kiinnostuneita tutkijoita ympäri maailmaa kutsuivat tämäntyyppistä energiahanketta. Sen tärkein voimavara on ehtyminen. Monista hypoteeseista huolimatta todennäköisyys siitä, että tähti kuin Aurinko lähtee lähitulevaisuudessa, on erittäin pieni. Siksi ennen ihmiskuntaa tilaisuus on avoin saamaan puhdasta energiaa täysin luonnollisella tavalla.

Toinen epäilemätön etu Sun Aurinkoenergian käyttämisestä maapallolla on tämän vaihtoehdon ympäristöystävällisyys. Ympäristövaikutukset tällaisissa olosuhteissa ovat nollat, mikä puolestaan tarjoaa maailmalle paljon kirkkaamman tulevaisuuden kuin mitä avautuu jatkuvan maanalaisten resurssien jatkuvaa louhintaan.

Lopuksi meidän on kiinnitettävä erityistä huomiota siihen, että aurinkoenergian käyttö edustaa vähiten vaaraa itselle.

Miten itse asiassa

Nyt päästään siihen. Jonkin verran runollinen otsikko "aurinkoenergia" peittää säteilyn muuttamisen sähkönä erityisesti kehitettyjen tekniikoiden avulla. Tätä prosessia ovat aurinkokennot, joita ihmiskunta on käyttänyt aktiivisesti omiin tarkoituksiinsa ja melko menestyksekkäästi.

Aurinkosäteily

Näin tapahtui historiallisesti, että substantiivi "säteily" aiheuttaa ihmiselle melko negatiivisia yhdistyksiä, eikä myönteisiä suhteessa niihin teknogeenisiin katastrofeihin, joita maailma onnistui elämäänsä elinaikanaan. Auringon maapallon energian käyttämiseen liittyvä tekniikka edellyttää kuitenkin sitä, että hän työskentelee sen kanssa.

Itse asiassa tällainen säteily on sähkömagneettista säteilyä, jonka alue on välillä 2,8-3,0 mikronia.

Niin onnistuneesti ihmiskunnan käyttämät aurinkospektrit koostuvat itse asiassa kolmesta aallotyypistä: ultraviolettisäteilystä (noin 2%), noin 49% on kevyitä aaltoja ja lopulta niin monilla on infrapunasäteily. Aurinkoenergialla on pieni määrä muita komponentteja, mutta niiden rooli on niin merkityksetön, ettei niillä ole erityistä vaikutusta maan elämään.

Maapallon sisään tulevan aurinkoenergian määrä

Nyt, kun määritetään ihmiskunnan hyväksi käytetyn spektrin koostumus, on huomattava vielä yksi tämän resurssin tärkeä piirre. Aurinkoenergian käyttö maapallolla tuntuu erittäin lupaavalta, koska se on saatavilla melko suuressa määrin käytännöllisesti minimaalisilla käsittelykustannuksilla. Tähtäimen tuottaman energian kokonaismäärä on äärimmäisen suuri, mutta maapallon pintaan saavuttaa noin 47%, mikä vastaa seitsemänsataa neljää kilowattituntia. Vertailun vuoksi huomaamme, että vain yksi kilowattituntia voi tarjota 100-watin lampun kymmenvuotisen toiminnan.

Auringon säteilyvoiman ja maapallon energian käyttö riippuu luonnollisesti useista tekijöistä: ilmastollisista olosuhteista, säteilyn kulmasta pinnalla, vuodenajasta ja maantieteellisestä sijainnista.

Milloin ja kuinka paljon

On helppoa arvata, että maapallon päivittäinen aurinkoenergian määrä muuttuu jatkuvasti, koska se riippuu suoraan planeetan sijainnista suhteessa auringon ja itse valaistuksen liikkeeseen. On pitkään tiedetty, että keskipäivällä säteily on korkeinta, kun taas aamulla ja illalla pinnalle nousevien säteiden määrä on paljon pienempi.

Voimme varmuudella sanoa, että aurinkoenergian käyttö on mahdollisimman tuottavaa alueilla mahdollisimman lähellä ekvatoriaalisia kaistoja, koska korkeimman ja pienimmän indeksin ero on minimaalinen, mikä osoittaa maapallon pinnan saavuttavan säteilyn enimmäismäärän. Esimerkiksi aavikon Afrikan alueilla vuotuinen säteilymäärä on keskimäärin 2 200 kilowattituntia, kun taas Kanadassa tai esimerkiksi Keski-Euroopassa lukuja ei ylitetä 1000 kilowattituntia.

Aurinkoenergia historiassa

Jos ajattelemme mahdollisimman laajasti, yritämme "sulkea" suuri tähti, joka lämmittää planeettamme, alkoi muinaisina aikoina pakanuuden aikaan, kun jokainen elementti oli toteutettu erillisessä jumalallisuudessa. Tietenkin sitten aurinkoenergian käytöstä, jopa puhe ei voinut olla - maailmassa taikuutta vallitsi.

Auringon energian käyttäminen maapallolla alkoi nousta aktiivisesti vasta 1400-luvun alussa. Todellinen läpimurto tieteessä tehtiin vuonna 1839 Alexander Edmond Becquerel, joka oli onnistunut aurinkosähkön vaikutuksen edelläkävijä. Tämän aiheen tutkimus on kasvanut merkittävästi, ja jo 44 vuotta myöhemmin Charles Fritz pystyi suunnittelemaan ensimmäistä moduulia, joka perustui kullatulle seleenille. Auringon energian tällainen käyttö Maapallolla antoi pienen määrän vapautettua sähköä - tuotannon kokonaismäärä oli näin ollen enintään 1%. Kuitenkin koko ihmiskunnalle tämä oli todellinen läpimurto, joka avasi uusia tieteen ulottuvuuksia, joita ei edes koskaan pitänyt unelmoida.

Albert Einstein itse teki aikanaan merkittävän panoksen aurinkoenergian kehittämiseen. Nykymaailmassa tutkijan nimi liittyy useimmiten hänen kuuluisaan suhteellisuusteoriaan, mutta itse asiassa hän sai Nobelin palkinnon ulkoisen valosähköisen vaikutuksen tutkimiseen.

Tähän asti Auringon energiaa käyttävä tekniikka on maapallon nopealla nousulla ja laskulla, mutta nopea lasku, mutta tämä osa-alue on jatkuvasti täydentynyt uusilla tosiseikoilla. Voimme toivoa, että lähitulevaisuudessa avautuu aivan uusi maailma.

Luontoa vastaan

Me puhumme jo siitä, miten Aurinkoenergiaa käytetään maan päällä. Nyt kiinnitämme huomiota tämän menetelmän puutteisiin, jotka valitettavasti eivät ole vähemmän.

Suorasta riippuvuudesta maantieteellisestä sijainnista, ilmastollisista olosuhteista ja Auringon liikkeistä johtuen aurinkoenergian tuottaminen riittävästi vaatii valtavia alueellisia kustannuksia. Tärkeintä on se, että mitä enemmän auringon säteilyn kulutus ja käsittely ovat, sitä enemmän ekologisesti puhtaan energian määrää päästään ulos. Tällaisten valtavien järjestelmien sijoittaminen vaatii suurta määrää vapaata tilaa, mikä aiheuttaa tiettyjä vaikeuksia.

Toinen Aurinkoenergian käyttöön liittyvä ongelma maapallolla on suora riippuvuus päivän ajankohdasta, koska yöllä tuotetaan nolla ja aamu- ja ilta-aika on erittäin vähäpätöinen.

Lisäksi riskitekijä on sää itsessään - äkilliset muutokset olosuhteissa voivat vaikuttaa hyvin kielteisesti tämän tyyppisen järjestelmän toimintaan, koska ne aiheuttavat vaikeuksia vaaditun kapasiteetin virheiden selvittämisessä. Tietyllä tavalla tilanteet, joissa voimakas muutos imeytymisen ja tuotannon määrässä voi olla vaarallista.

Puhdas, mutta kallis

Aurinkoenergian käyttö maapallolla on tällä hetkellä vaikeaa korkeiden kustannusten vuoksi. Tärkeimpien prosessien toteuttamiseen tarvittavat valokennot ovat melko korkeat. Tietenkin tällaisen resurssin käyttämisen myönteinen puoli tekee sen takaisinmaksuun, mutta taloudellisesta näkökulmasta tällä hetkellä ei ole välttämätöntä puhua rahakustannusten täysipäiväisestä takaisinmaksusta.

Kuitenkin, kuten trendi osoittaa, valokennojen hinta laskee vähitellen, joten ajan myötä tämä ongelma voidaan täysin ratkaista.

Prosessin epämukavuus

Aurinko energianlähteenä on myös haaste, koska resurssien käsittely on melko työlästä ja hankalaa. Säteilyn kulutus ja käsittely riippuvat suoraan levyjen puhtaudesta, mikä on melko ongelmallista. Lisäksi elementtien kuumentaminen, joka voidaan estää vain tehokkaimmilla jäähdytysjärjestelmillä, vaikuttaa erittäin kielteisesti prosessiin, mikä vaatii lisäksi muita materiaalikustannuksia.

Lisäksi aurinkokeräimiin käytetyt levyt 30 vuoden aktiivisen työn jälkeen muuttuivat vähitellen käyttökelvottomiksi, ja valokennojen kustannuksista keskusteltiin aiemmin.

Ekologinen kysymys

Aiemmin sanottiin, että tällaisen resurssin käyttö voisi säästää ihmiskuntaa vakavilta ympäristöongelmilta tulevaisuudessa. Resurssien lähde ja lopputuote ovat todella ympäristöystävällisiä.

Aurinkoenergian käyttö aurinkopaneelien periaatteella on kuitenkin erityislevyjen käyttö valokennoilla, jotka edellyttävät myrkyllisten aineiden määrää: lyijyä, arseenia tai kaliumia. Niiden käyttö ei vahingoita ympäristöä, mutta koska niiden käyttö on rajoitettua ajan kuluessa, kiekkojen käyttö voi olla vakava ongelma.

Ympäristöön kohdistuvien kielteisten vaikutusten rajoittamiseksi valmistajat siirtyvät vähitellen ohutkalvolevyille, joilla on alhaisemmat kustannukset ja vähemmän haitallisia ympäristöä.

Menetelmät säteilyn muuttamiseksi energiaan

Elokuvat ja kirjat ihmiskunnan tulevaisuudesta antavat meille lähes aina saman kuvan tästä prosessista, joka itse asiassa voi poiketa huomattavasti todellisuudesta. Voit muuntaa useita tapoja.

Yleisimpiä voidaan kutsua valokennojen aikaisemmin kuvattuun käyttöön.

Vaihtoehtona ihmiskunta käyttää aktiivisesti aurinkolämpöenergiaa, joka perustuu erityisten pintojen lämmitykseen, mikä mahdollistaa veden lämmittämisen saadun lämpötilan oikeaan suuntaan. Jos yksinkertaistat tätä prosessia mahdollisimman paljon, sitä voidaan verrata yksityisten talojen kesäsuihkussa käytettäviin säiliöihin.

Toinen tapa käyttää säteilyä sähköntuotannossa on "aurinko purje", joka voi toimia vain ilmattomassa tilassa. Tällainen järjestelmä muuntaa säteilyn liike-energiaksi.

Ydinvoiman puutteesta johtuva ongelma ratkaistaan osittain aurinkopallon voimalaitoksilla, joiden työ jatkuu energian kertymisen ja jäähdytysprosessin keston vuoksi.

Me ja aurinkoenergia

Auringon ja tuulen energiaresursseja maapallolla käytetään varsin aktiivisesti, vaikka me emme usein huomaa sitä. Olemme jo maininneet yhteisen veden lämmittämisen kesäsuihkulla. Itse asiassa useimmiten käytetään aurinkoenergiaa tähän tarkoitukseen. Siitä huolimatta on paljon muita esimerkkejä: melkein jokaisessa valaistustallissa on varastovaloja, jotka voivat työskennellä ilman sähköä jopa yöllä päivällä kertyneen energian ansiosta.

Valokennoihin perustuvia laitoksia käytetään aktiivisesti eri pumppaamoissa ja ilmanvaihtojärjestelmissä.

Eilen, tänään, huomenna

Yksi ihmiskunnan tärkeimmistä resursseista on aurinkoenergia ja sen käyttömahdollisuudet ovat erittäin suuret. Kyseistä haaraa rahoitetaan, laajennetaan ja parannetaan aktiivisesti. Nyt aurinkoenergiaa kehitetään enimmäkseen Yhdysvalloissa, jossa jotkut alueet käyttävät sitä täysipainoisena vaihtoehtoisena ravitsemuksellisena lähteenä. Samoin tällaiset voimalaitokset toimivat Mojaven-autiomaassa. Muut maat ovat jo pitkään ottaneet kurssia tällaisesta sähköntuotannosta, joka lähitulevaisuudessa ehkä ratkaisee ympäristöhaittojen ongelman.