Aurinkoenergian käyttö, aurinkoenergia - kehityshistoria, plussat ja miinukset

Vaihtoehtoisen energian muoti on saamassa vauhtia. Lisäksi painotetaan uusiutuvia energialähteitä – vuorovesi, tuuli, aurinko. Aurinkosähköä (tai aurinkosähköä) pidetään yhtenä nopeimmin kasvavista teollisuudenaloista. Melko usein hyvin optimistisia lausuntoja, kuten se, että kaikki tulevien aikojen energia, ei vähempää, perustuu aurinkoenergiaan.

Tarkkaan ottaen Aurinko-nimisen tähden energiaa on "säilötyssä" muodossa kaikentyyppisissä fossiilisissa polttoaineissa - hiilessä, öljyssä, kaasussa. Tämä energia alkaa kerääntyä auringonvaloa ja lämpöä kuluttavien kasvien kasvuvaiheessa, joka monimutkaisten biologisten prosessien vuoksi muuttuu hiilifossiileiksi. Aurinko tukee myös veden energiaa, sen kiertoa.

Aurinkoenergian tiheys ilmakehän ylärajalla on 1350 W / m2, sitä kutsutaan "aurinkovakioksi". Kun auringonsäteet kulkevat maan ilmakehän läpi, osa säteilystä hajoaa.Mutta jopa maan pinnalla sen tiheys on riittävä mahdollista käyttöä varten, jopa pilvisellä säällä.

Kehityksen historia

Ranskalainen fyysikko Alexandre-Edmond Becquerel löysi vuonna 1839 aurinkosähköilmiön (eli paikallaan pysyvän virran ilmaantuminen homogeeniseen materiaaliin ja sen homogeeniseen valoherätykseen). Hieman myöhemmin englantilainen Willoughby Smith ja saksalainen Heinrich-Rudolph Hertz löysivät itsenäisesti seleenin valonjohtavuuden ja ultraviolettivalonjohtavuuden.

Vuonna 1888 ensimmäinen "auringon säteilyn talteenottolaite" patentoitiin Amerikassa. Venäläisten tiedemiesten ensimmäiset saavutukset valonjohtavuuden alalla ovat peräisin vuodelta 1938. Sitten akateemikko Abram Joffen laboratoriossa luotiin ensimmäistä kertaa aurinkoenergian muunnoselementti, jota suunniteltiin käytettäväksi aurinkoenergiassa.

Maanpäällisen aurinkoenergian kehittämistä edelsi tutkijoiden (mukaan lukien Leningrad-Pietarin tieteellisen koulun fyysikot Boris Kolomiets ja Juri Maslakovts) suuri työ avaruuskäyttöön tarkoitettujen aurinkoakkujen alalla. He loivat Leningradin fysiikan ja tekniikan instituutissa talliumrikistä valokennoja, joiden tehokkuus oli 1% - todellinen ennätys tuohon aikaan.

Abram Joffesta tuli myös nyt suositun asennusratkaisun kirjoittaja valokennot katoilla (vaikka idea ei aluksi saanut laajaa suosiota pelkästään siitä syystä, ettei kenelläkään ollut pulaa fossiilisista polttoaineista tuolloin). Nykyään maat, kuten Saksa, USA, Japani ja Israel, asentavat yhä enemmän aurinkopaneeleja rakennusten katoille luoden näin "energiatehokkaita taloja".

Aurinkoenergia alkoi herättää enemmän kiinnostusta 1900-luvun jälkipuoliskolla.Käytännön kehityksen ansiosta tälle alueelle syntyi lämpövoimaloita, joissa jäähdytysneste lämmitetään suoralla auringonsäteilyllä ja turbo-sähkögeneraattori ohjaa kattilassa syntyvää höyryä.

Tiedon kertyessä ja teoriasta käytäntöön edetessä nousee esiin kysymys aurinkotuotannon kannattavuudesta. Aurinkoenergian tehtävät eivät alun perin menneet muualle kuin paikallisten kohteiden, esimerkiksi vaikeapääsyisten tai keskussähköverkosta etäällä olevien kohteiden toimittaminen. Jo vuonna 1975 planeetan kaikkien aurinkosähkölaitosten kokonaisteho oli vain 300 kW, ja huippukilowatin hinta saavutti 20 tuhatta dollaria.

Aurinkovoimaloiden toimintaperiaate:

Kuinka aurinkoenergia muunnetaan sähköksi

Yleisimmät aurinkopaneelityypit

Mutta tietysti aurinkoenergian saaminen maasta – jopa ottamatta huomioon taloudellista osaa – vaati huomattavasti suurempaa tehokkuutta. Ja he onnistuivat jonkin verran saavuttamaan sen. Nykyaikaisten piipuolijohdegeneraattoreiden hyötysuhde on jo 15-24 % (ks. Aurinkokennojen ja moduulien tehokkuus), minkä vuoksi (ja niiden hintojen laskun) kysyntä on nykyään jatkuvaa.

Aurinkopaneelien tuotannon ovat hallinnut suuret globaalit yritykset, kuten Siemens, Kyocera, Solarex, BP Solar, Shell ja muut. Puolijohteisten aurinkokennojen asennetun sähkötehon yhden watin hinta putosi 2 dollariin.

Jo Neuvostoliiton aikoina arvioitiin, että 4 tuhatta km2 aurinkomoduuleja pystyi kattamaan koko maailman vuotuisen sähköntarpeen. Ja akkujen hyötysuhde ei tuolloin ylittänyt 6%.

Viime vuosisadalla 10 megawatin aurinkovoimaloita (SPP) perustettiin Yhdysvaltoihin, Ranskaan, Espanjaan, Italiaan ja muihin "aurinkoenergiamaihin". Neuvostoliitossa ensimmäinen kokeellinen aurinkovoimala, jonka kapasiteetti on 5 MW, rakennettiin Kertšin niemimaalle, jossa aurinkoisten päivien määrä vuodessa on yksi alueen suurimmista.

Jotkut näistä asemista ovat edelleen toiminnassa, monet ovat lakanneet toimimasta, mutta voidaan sanoa, että ne eivät periaatteessa pysty kilpailemaan nykyaikaisten aurinkosähköjärjestelmien kanssa.

Aurinkovoimalat:

Aurinkovoimaloiden tyypit

Kelluvat aurinkovoimalat

Aurinkokeskittimet

ammattilaisia

Aurinkoenergian vahvuudet ovat ilmeisiä kaikille, eivätkä ne tarvitse yksityiskohtaista selitystä.

Ensinnäkin Auringon resurssit kestävät pitkään - tutkijat arvioivat tähden elinajan olevan noin 5 miljardia vuotta.

Toiseksi aurinkoenergian käyttö ei uhkaa kasvihuonekaasupäästöjä, ilmaston lämpenemistä ja yleistä ympäristön saastumista, ts. ei vaikuta planeetan ekologiseen tasapainoon.

Teholtaan 1 MW:n aurinkosähkölaitos tuottaa vuosittain noin 2 miljoonaa kW, mikä estää hiilidioksidipäästöt polttovoimalaitokseen verrattuna seuraavissa määrissä: kaasulla noin 11 tuhatta tonnia, öljytuotteilla 1,1-1,5 tuhatta tonnia, hiilellä 1,7-2,3 tuhatta tonnia...

Haittoja

Aurinkoenergian pullonkauloja ovat ensinnäkin se, ettei vieläkään tarpeeksi korkea hyötysuhde, ja toiseksi, ei tarpeeksi alhainen kilowattituntikohtainen hinta – mikä herättää kysymyksiä minkä tahansa uusiutuvan energialähteen laajasta käytöstä.

Tähän on lisätty se tosiasia, että melkoinen määrä auringon säteilyä maan pinnalla on hajallaan hallitsemattomasti.

Myös ympäristön turvallisuus on tiukasti kyseenalaistettu – eihän vieläkään ole selvää, mitä käytettyjen elementtien hävittämiselle tehdään.

Lopuksi aurinkoenergian tutkimusaste - mitä he sanovat - on vielä kaukana täydellisestä.

Aurinkoenergian heikoin lenkki on akkujen alhainen hyötysuhde; ratkaisu tähän ongelmaan on vain ajan kysymys.

Käyttö

Kyllä, energian saaminen auringosta ei ole halvin projekti. Mutta ensinnäkin, viimeisten 30 vuoden aikana yksi valokennoilla tuotettu watti on tullut kymmenen kertaa halvemmaksi. Ja toiseksi, Euroopan maiden halu vähentää riippuvuutta perinteisistä energialähteistä näyttelee aurinkoenergian roolia. Älä myöskään unohda Kioton pöytäkirjaa. Nyt voidaan sanoa, että aurinkoenergia kehittyy tasaista tahtia sekä tieteen että kaupan kannalta.

Nykyään aurinkoenergiaa käytetään aktiivisimmin kolmeen tarkoitukseen:

• lämmitys ja kuuma vesi ja ilmastointi;

• muuntaminen sähköenergiaksi aurinkosähkömuuntimien avulla;

• lämpökiertoon perustuva laajamittainen sähköntuotanto.

Aurinkoenergiaa ei tarvitse muuttaa sähköksi, mutta se on täysin mahdollista käyttää lämmönä. Esimerkiksi asuin- ja teollisuustilojen lämmitykseen ja kuumaan veteen.

Aurinkolämmitysjärjestelmien suunnittelun toimintaperiaatteen perusta on pakkasnesteen lämmitys.Sitten lämpö siirretään varastosäiliöihin, jotka sijaitsevat yleensä kellarissa, ja kulutetaan sieltä.

Yksi suurimmista aurinkosähkön potentiaalisista kuluttajista on maataloussektori, joka voi itsenäisesti kuluttaa satoja megawatteja aurinkoenergiahuippuja vuodessa. Tähän voidaan lisätä navigointituki, teho tietoliikennejärjestelmille, järjestelmiä lomakeskukselle sekä terveys- ja matkailuyrityksille, sekä huviloita, aurinkokatuvalaistuksia ja paljon muuta.

Nykyään harkitaan vakavasti mahdollisuutta maallikon näkökulmasta aivan fantastisiin tapoihin käyttää aurinkoenergiaa. Esimerkiksi hankkeet kiertoradalle aurinkoasemien ympärille tai, mikä vielä fantastisempaa, aurinkovoimaloita kuuhun.

Ja tällaisia ​​projekteja todellakin on. Avaruudessa aurinkoenergian pitoisuus on paljon korkeampi kuin sinisellä planeetallamme. Energian siirtyminen Maahan on mahdollista käyttämällä suunnattua valoa (laser) tai ultrakorkeataajuista (mikroaaltosäteilyä).

Jatkoa aiheeseen: Kasvata aurinkoenergiaa maailmassa