Brugen af ​​solenergi, solenergi - udviklingshistorie, fordele og ulemper

Moden for alternativ energi er ved at tage fart. Desuden er der lagt vægt på vedvarende energikilder - tidevand, vind, sol. Solenergi (eller solcelleanlæg) betragtes som en af ​​de hurtigst voksende industrisektorer. Ganske ofte meget optimistiske udsagn som det faktum, at al energien i de kommende tider, ikke mindre, vil være baseret på solenergi.

Strengt taget er energien fra en stjerne kaldet Solen til stede i en "bevaret" form i alle typer fossile brændstoffer - kul, olie, gas. Denne energi begynder at akkumulere på vækststadiet af planter, som forbruger sollys og varme, som på grund af komplekse biologiske processer bliver til kulstoffossiler. Vandets energi, dets cirkulation understøttes også af Solen.

Solenergiens tæthed ved atmosfærens øvre grænse er 1350 W/m2, det kaldes «solkonstanten». Når solens stråler passerer gennem jordens atmosfære, bliver noget af strålingen spredt.Men selv på selve jordens overflade er dens tæthed tilstrækkelig til mulig brug, selv i overskyet vejr.

Udviklingens historie

Den fotovoltaiske effekt (dvs. udseendet af en stationær strøm i et homogent materiale med dens homogene fotoexcitation) blev opdaget i 1839 af den franske fysiker Alexandre-Edmond Becquerel. Lidt senere opdagede englænderen Willoughby Smith og tyskeren Heinrich-Rudolph Hertz uafhængigt fotokonduktiviteten af ​​selen og ultraviolet fotokonduktivitet.

I 1888 blev den første "solstrålingsgenvindingsanordning" patenteret i Amerika. De første resultater af russiske videnskabsmænd inden for fotokonduktivitet går tilbage til 1938. Derefter, i laboratoriet af akademiker Abram Joffe, blev der for første gang skabt et solenergikonverteringselement, som var planlagt til at blive brugt i solenergi.

Udviklingen af ​​jordbaseret solenergi blev forudgået af et stort arbejde fra videnskabsmænd (inklusive Leningrad-Petersburg Scientific School-fysikere Boris Kolomiets og Yuri Maslakovts) inden for solbatterier til rumformål. De skabte i Leningrad Institute of Physics and Technology fotoceller fra thallium svovl, hvis effektivitet var lig med 1% - en rigtig rekord for den tid.

Abram Joffe blev også forfatter til den efterhånden populære installationsløsning fotoceller på hustage (selvom ideen ikke fangede bredt i starten, blot af den grund, at ingen oplevede mangel på fossile brændstoffer på det tidspunkt). I dag installerer lande som Tyskland, USA, Japan, Israel i stigende grad solpaneler på tagene af bygninger og skaber dermed "energieffektive huse".

Solenergi begyndte at tiltrække mere interesse i anden halvdel af det 20. århundrede.Takket være den praktiske udvikling på dette område blev der skabt termiske kraftværker, hvor kølevæsken opvarmes af direkte solstråling, og en turboelektrisk generator driver dampen, der genereres i kedlen.

Med akkumulering af viden og fremskridt fra teori til praksis opstår spørgsmålet om rentabiliteten af ​​solcelleproduktion. Oprindeligt gik solenergiens opgaver ikke ud over forsyningen af ​​lokale genstande, for eksempel svært tilgængelige eller fjernt fra det centrale elsystem. Allerede i 1975 var den samlede effekt af alle solcelleanlæg på planeten kun 300 kW, og prisen på en maksimal kilowatt strøm nåede 20 tusind dollars.

Princippet om drift af solenergianlæg:

Hvordan solenergi omdannes til elektricitet

Almindelige typer af solpaneler

Men selvfølgelig krævede det væsentligt større effektivitet at få solenergi fra jorden – selv uden at overveje den økonomiske komponent. Og det lykkedes dem i nogen grad at opnå det. Effektiviteten af ​​moderne silicium halvledergeneratorer er allerede 15-24% (se — Effektivitet af solceller og moduler), hvorfor der (såvel som deres prisfald) er konstant efterspørgsel i dag.

Produktionen af ​​solpaneler er blevet mestret af store globale virksomheder som Siemens, Kyocera, Solarex, BP Solar, Shell og andre. Omkostningerne ved en watt installeret elektrisk effekt af halvledersolceller faldt til $2.

Selv i sovjettiden blev det anslået, at 4 tusinde km2 solcellemoduler var i stand til at dække hele verdens årlige elbehov. Og effektiviteten af ​​batterierne på det tidspunkt oversteg ikke 6%.

I det sidste århundrede blev der etableret 10 megawatt solkraftværker (SPP) i USA, Frankrig, Spanien, Italien og andre "sol" lande. I USSR blev det første eksperimentelle solcelleanlæg med en kapacitet på 5 MW bygget på Kerch-halvøen, hvor antallet af solskinsdage om året er et af de højeste i regionen.

Nogle af disse stationer er stadig i drift, mange er ophørt med at fungere, men man kan roligt sige, at de i princippet ikke kan konkurrere med moderne solcelleanlæg.

Solcelleanlæg:

Typer af solenergianlæg

Flydende solcelleanlæg

Solar koncentratorer

fagfolk

Solenergiens styrker er indlysende for alle og behøver ingen detaljeret forklaring.

For det første vil Solens ressourcer vare længe - en stjernes levetid anslås af videnskabsmænd til at være omkring 5 milliarder år.

For det andet truer brugen af ​​solenergi ikke drivhusgasemissioner, global opvarmning og generel miljøforurening, dvs. påvirker ikke planetens økologiske balance.

Et solcelleanlæg med en kapacitet på 1 MW producerer årligt ca. 1,7-2,3 tusinde tons...

Ulemper

Solenergiens flaskehalse omfatter for det første stadig ikke høj nok effektivitet, og for det andet ikke lave nok omkostninger pr. kilowatt-time – noget der rejser spørgsmål om den udbredte brug af enhver vedvarende energikilde.

Hertil kommer det faktum, at en del solstråling på jordens overflade spredes ukontrolleret.

Der er også strengt tale om miljøsikkerheden - det er trods alt stadig ikke klart, hvad man skal gøre med bortskaffelsen af ​​de brugte elementer.

Endelig er graden af ​​undersøgelse af solenergi - hvad end de siger - stadig langt fra perfekt.

Det svageste led i solenergi er batteriernes lave effektivitet; løsningen på dette problem er kun et spørgsmål om tid.

Brug

Ja, at få energi fra Solen er ikke det billigste projekt. Men for det første, i løbet af de sidste tredive år, er en watt genereret ved hjælp af fotoceller blevet ti gange billigere. Og for det andet spiller de europæiske landes ønske om at reducere afhængigheden af ​​traditionelle energikilder rollen som solenergi. Glem heller ikke Kyoto-protokollen. Vi kan nu sige, at solenergi udvikler sig i et jævnt tempo både fra et videnskabssynspunkt og fra et handelsmæssigt synspunkt.

I dag bruges solenergi mest aktivt til tre formål:

• opvarmning og varmt vand og aircondition;

• omdannelse til elektrisk energi ved hjælp af fotovoltaiske solcelleomformere;

• storskala elproduktion baseret på den termiske cyklus.

Solenergi skal ikke omdannes til elektricitet, men det er sagtens muligt at bruge den som varme. For eksempel til opvarmning og varmt vand i bolig- og industrianlæg.

Grundlaget for princippet om drift af designet af solvarmesystemer er opvarmning af frostvæske.Herefter overføres varmen til lagertanke, normalt placeret i kælderen, og forbruges derfra.

En af de største potentielle forbrugere af fotovoltaisk energi er landbrugssektoren, som selvstændigt kan forbruge hundredvis af megawatt maksimal solenergi om året. Hertil kan føjes navigationsstøtte, strøm til telekommunikationssystemer, systemer til resortet og sundheds- og turismebranchen, samt villaer, solcellegadebelysning med mere.

I dag overvejes for alvor muligheden for helt fantastiske, set fra lægmandssynspunktet, måder at bruge solenergi på. For eksempel projekter for kredsløb omkring solstationer eller endnu mere fantastisk solenergianlæg på månen.

Og der er faktisk sådanne projekter. I rummet er koncentrationen af ​​solenergi meget højere sammenlignet med vores blå planet. Transmission af energi til Jorden er mulig ved hjælp af rettet lys (laser) eller ultrahøjfrekvent (mikrobølge) stråling.

Fortsætter emnet: Dyrk solenergi i verden