אנרגיה סולארית - זה ... באמצעות פאנלים סולאריים

בשנים האחרונות, מדענים מעוניינים במיוחד במקורות אנרגיה חלופיים. שמן וגז יסתיימו במוקדם או במאוחר, כך לחשוב על איך אנחנו הולכים לשרוד במצב הזה, יש צורך כעת. באירופה, טורבינות רוח נמצאות בשימוש נרחב, שמנסה לחלץ אנרגיה מן האוקיינוס, ואנחנו מדברים על אנרגיה סולארית. אחרי הכל, הכוכב, אשר אנו רואים כמעט כל יום בשמיים, יכול לעזור לנו לחסוך במשאבים מתכלים ולשפר את הסביבה. שווי השמש לכדור הארץ לא ניתן להפריז בחשיבותו - זה נותן חום, אור, ומאפשר את הפונקציה של כל החיים על פני כדור הארץ. אז למה לא למצוא אותו יישום אחר?

קצת היסטוריה

בשנות ה פיזיקאי אמצע המאה ה -19 אלכסנדר אדמון Bekkerel גילה את ההשפעה פוטוולטאית. עד סוף המאה Charlz Fritts פיתח את המכשיר הראשון המסוגל לעבד את אנרגיית השמש לחשמל. השתמשנו סלניום מצופה בשכבה דקה של זהב. האפקט היה חלש, אבל זה ההמצאה הזו קשורה לעיתים קרובות עם תחילת עידן האנרגיה הסולארית. חוקרים מסוימים אינם מסכימים עם הניסוח הזה. הם קראו מייסד עידן מדען בעל שם עולמי לאנרגיה סולארית אלברטה Eynshteyna. בשנת 1921 קיבל את פרס נובל בביאורו החוקים של האפקט הפוטואלקטרי חיצוני.

נראה כי אנרגיה סולארית - זו דרך המבטיחים של פיתוח. אבל ישנם מכשולים רבים כדי שיתאים לכל בית - בעיקר כלכליים וסביבתיים. מה כלול במחיר של פאנלים סולאריים, כמה נזק הם יכולים לגרום לסביבה ומה עוד יש דרכים להפקת אנרגיה, אנו למדים מאוחר.

הצטברות שיטות

המשימה הדחופה ביותר הקשורים ביות האנרגיה של השמש, היא לא רק לקבל את זה, אבל ההצטברות. וזה קשה ביותר. נכון לעכשיו, מדענים פותחו רק 3 דרכי ביות מלאה של אנרגיה סולארית.

הראשון מבוסס על השימוש במראה פרבולית וקצת כמו לשחק עם זכוכית מגדלת, אשר מוכרת לכל מיילדות. האור עובר דרך העדשה, איסוף בנקודה אחת. אם תשים חתיכת נייר, זה יידלק כאשר הטמפרטורה חצתה קרן השמש היא גבוה מאוד במקום הזה. המראה פרבולית הוא דיסק קעור, הדומה קערה רדודה. המראה הזה, שלא כמו זכוכית המגדלת אינה משדר אבל משקפת את אור שמש איסוף זה בשלב מסוים, אשר מופנה בדרך כלל צינור מים שחור. צבע זה משמש כי זה הכי טוב סופג אור. מים בצינור תחת הפעולה של אור שמש מחממים והוא יכול לשמש לייצור חשמל או לחימום של בתים קטנים.

דוד שטוח

שיטה זו משתמשת במערכת שונה לחלוטין. קולט שמש נראה כמו מבנה רב-שכבתי. עקרון העבודה שלו הוא כדלקמן.

עובר דרך הזכוכית, הקרני נופל על המתכת החשוכה אשר ידוע להיות טוב יותר סופגת אור. קרינה סולארית מומר אנרגיה תרמית , ומחממת את המים, אשר נמצא תחת הצלחת הברזל. יתר על כן, כל מתרחש כמו בשיטה הראשונה. המים המחוממים יכולים לשמש גם לחימום או לייצור אנרגיה חשמלית. עם זאת, את האפקטיביות של שיטה זו אינה גבוהה מספיק כדי להשתמש בו בכל מקום.

בדרך כלל, ובכך השיג אנרגיה סולארית - הוא חם. לחשמל הוא הרבה יותר להשתמש בשיטה השלישית.

תאים סולריים

רובנו מכירים את מקורות כאלה של אנרגיה. זה כרוך בשימוש בסוללות שונות או פאנלים סולאריים, אשר ניתן למצוא על גגות רבים של בתים של היום. שיטה כזו מסתבכת שתוארה לעיל, אך הוא הרבה יותר מבטיח. הוא זה אשר נותן לך את היכולת להמיר את אנרגיית השמש לחשמל בקנה מידה תעשייתי.

פאנלים מיוחדים שנועדו ללכוד קרני עשוי גבישים סיליקה-עשירים. והשמש נופלת עליהם, דופק אלקטרון ממסלולו. במקומו, מייד מבקש, ובכך אחר שרשרת מרגשת רציפה שהושגה, אשר יוצרת נוכחית. הוא משמש באופן מיידי במידת הצורך לספק מכשירים או מאוחסן בצורה של חשמל סוללות מיוחדות.

הפופולריות של שיטה זו מבוססת על העובדה שהוא מאפשר לך לקבל יותר מ 120 וואט עם רק מטר רבוע אחד של פאנל סולארי. במקרה זה יש לוחות בעובי קטן יחסית, אשר מאפשר להם להציב כמעט בכל מקום.

סוגי לוחות סיליקון

ישנם מספר סוגים של תאים סולריים. הראשון עשה שימוש סיליקון גביש יחיד. היעילות שלהם היא כ 15%. פנלים סולאריים אלה הם היקרים ביותר.

יעילות של תאים עשויים סיליקון רב-גבישי, מגיע 11%. הם עולים פחות כחומר עבורם מתקבל על ידי טכנולוגיה פשוטה. הסוג השלישי הוא החסכוני ביותר ויש לו יעילות מינימאלית. פאנל זה של סיליקון אמורפי, כי הוא גבישי אי. בנוסף ביצועים ירודים, יש להם חיסרון אחד גדול - שבריריות.

יצרנים מסוימים כדי להגביר את היעילות לערב שני הצדדים של פאנל סולארי - מלפנים ומאחור. זה מאפשר לך לתפוס את האור בנפחים גדולים, ומגדיל את כמות האנרגיה המופקת על ידי 15-20%.

יצרנים מקומיים

אנרגיה סולארית בעולם הופכת נפוצה יותר. אפילו במדינה שלנו אנו מעוניינים ללמוד על התעשייה. למרות העובדה כי רוסיה לא הייתה מאוד פעילה היא הפיתוח של אנרגיה חלופית, התקדמות כלשהי הושגה. נכון לעכשיו, יצירת לוחות לאנרגיה סולרית לוקחת כמה ארגונים - בעיקר מוסדות אקדמיים מסוגים שונים, וכן מפעלים לייצור ציוד חשמלי.

1. SPF "קווארק".
2. JSC "מפעל מכני קוברוב".
3. All-רוסית המכון לחקר חשמול החקלאות.
4. מכונת הבניין NPO.
5. AO ויין.
6. JSC "מפעל של תקני Ryazan-קרמי מתכת."
7. מקורות צמח טייס JSC Pravdinsky של זרם "חיובי".

זהו רק חלק קטן של חברות, לקיחת חלק פעיל בפיתוח אנרגיה חלופית ברוסיה.

השפעה על הסביבה

סירוב של מקורות פחם ונפט האנרגיה אינו מחובר רק עם העובדה שמשאבים אלה במוקדם או במאוחר נגמרים. העובדה שהם מאוד מזיקים לסביבה - מזהמים את הקרקע, המים והאוויר, לתרום להתפתחות של מחלות בבני אדם ולהפחית חסינות. זו סיבת מקורות האנרגיה חלופיות חייבים להיות בטוחים מתוך מבט סביבתי.

הסיליקון, אשר משמש לייצור תאים סולאריים על ידי עצמו הוא בטוח, כי זה הוא חומר טבעי. אבל לאחר הניקוי הוא נשאר פסולת. הם יכולים לגרום נזק לאדם ולסביבה אם שימוש לא נאות.

בנוסף, האתר הוא עמוס לחלוטין עם פאנלים סולאריים, עלול לשבש תאורה טבעית. זה יוביל לשינויים במערכת האקולוגית הקיימת. אבל באופן כללי, את ההשפעה על הסביבה של התקנים עבור המרה של אנרגיה סולארית היא מינימאלית.

כלכלה

העלות הגדולה ביותר של הפקת תאים סולריים המשויכים העלות הגבוהה של חומרי גלם. כפי שראינו, הלוחות המיוחדים נוצרים באמצעות סיליקון. למרות העובדה כי מינרל זה מופץ באופן נרחב בטבע, עם הטרף שלו קשור בעיה גדולה. העובדה סיליקון כי, המהווה יותר מרבע המסה של קרום כדור הארץ, הוא אינו מתאים לייצור תאים סולאריים. לשם כך, מתאים רק השיג חומר טהור בשיטות תעשייתיות. למרבה הצער, מתוך החול כדי לקבל סיליקון טהור הוא בעייתי מאוד.

לקבלת המחיר משאב זה ניתן להשוות עם האורניום משמש תחנות כוח גרעיניות. לכן העלות של תאים סולריים נותרת כיום ברמה גבוהה למדי.

טכנולוגיה מודרנית

הניסיונות הראשונים לאלף אנרגיה סולארית שם זמן רב. מאז, חוקרים רבים עוסקים באופן פעיל בחיפוש אחר הציוד היעיל ביותר. זה חייב להיות לא רק כלכלית תחרותי, אלא גם קומפקטי. יעילותו חייבת לשאוף למקסימום.

את הצעדים הראשונים מכשיר אידיאלי עבור קבלת המרת אנרגיה סולרית נעשו המצאת סוללות סיליקון. כמובן, המחיר הוא גבוה למדי, אבל הפנלים ניתן להציב על הגגות וקירות בתים, שם הם לא יפריעו לאף אחד. היעילות של סוללות כאלה לא מוטל בספק.

אבל הדרך הטובה ביותר להגדיל את הפופולריות של אנרגיה סולארית - לעשות את זה יותר זול. מדענים גרמנים כבר הציעו להחליף סיליקון, סיבים סינתטיים, אשר ניתן לשלב לתוך בד או חומרים אחרים. יעילות של תאים סולריים כזה היא לא מאוד גבוהה. אבל החולצה משובצת סיבים סינטטיים, יכולה לפחות, כדי לספק חשמל ל סמארטפון או נגן. פעיל עובד בתחום הננוטכנולוגיה. כנראה, הם ייאפשרו השמש והפכה למקור הפופולרי ביותר של אנרגיה במאה הזאת. המומחים של חברת Scates AS מנורבגיה כבר הצהירו כי ננוטכנולוגיה תפחית את העלות של פנלים סולאריים היא 2 פעמים.

אנרגיה סולארית עבור בתים

על דיור, שבעצמו יבטיח כי החלום של רבים בודאות: אין תלות על ההסקה המרכזית, לשלם חשבונות קושי ופגיעים בסביבה. כבר, במדינות רבות הן פעילים לבנות דיור, מהכלה רק אנרגיה ממקורות חלופיים. דוגמה בולטת - הבית סולארית שנקרא.

במהלך הבנייה זה ידרוש השקעות גדולות יותר המסורתי. אבל אחרי כמה שנים של מבצע, כל העלויות תשולמנה בחזרה - צריכות לשלם עבור חימום, מים וחשמל חמים. בשינה לבית השמש כל התקשורת הללו קשורים פנלי פוטו מיוחדים שהוטלו על הגג. וכך השיג את משאבי האנרגיה לא בילה רק על הצרכים הנוכחיים, אלא גם כדי לצבור לשימוש בלילה במזג אוויר מעונן.

נכון לעכשיו, את הבנייה של בתים כאלה מתנהלת לא רק במדינות קרובות לקו המשווה, שבו האנרגיה של השמש כדי לייצר את הדרך הקלה. הם גם הקימו בקנדה, פינלנד ושבדיה.

יתרונות וחסרונות

פיתוח של טכנולוגיות לרתום אנרגיה סולארית בכל מקום, יכול להיות פעיל יותר. אבל יש כמה סיבות מדוע זה עדיין לא בעדיפות. כפי שאמרנו לעיל, בייצור פאנלים המיוצרים על ידי חומרים מזיקים לסביבה. בנוסף, הציוד המוגמר מכיל בהרכבו של גליום, ארסן, קדמיום ועופרת.

זה מעלה הרבה שאלות ואת הצורך במיחזור פאנלים פוטו. אחרי 50 שנים של עבודה הם יהיו כשירים לשירות, והם צריכים להרוג איכשהו. האם זה יגרום נזק עצום לטבע? ראוי גם לזכור כי אנרגיה סולארית - הוא יעיל משאבים הפכפכים של שייצורו תלוי הזמן של יום ומזג אוויר. זהו חיסרון משמעותי.

אבל היתרונות, כמובן. אנרגיה סולארית עשויה להיות מיוצרת כמעט בכל נקודה על פני כדור הארץ, וציוד להכנה והפיכתו עשוי להיות כל כך קטן שהוא יתאים בצד האחורי של הטלפון החכם. מה שחשוב יותר, זה משאב מתחדש, כלומר, כמות האנרגיה הסולארית תישאר ללא שינוי לפחות אלף שנים.

סיכויים

הפיתוח של טכנולוגיות אנרגיה סולארית אמור לגרום עלויות נמוכות כדי ליצור פריטים. כבר עכשיו יש לוחות זכוכית שניתן להתקין על חלונות. ההתפתחות של ננוטכנולוגיה אפשרה להמציא צבע כי הוא ריסס על פאנלים סולאריים יכול להחליף שכבת סיליקון. אם העלות של אנרגיה סולארית אין לנפול כמה פעמים, הפופולריות שלו גם תגדל פי כמה וכמה.

יצירת לוחות קטנים עבור יישום יחיד תאפשר לאנשים בכל הנסיבות להשתמש באנרגיה סולארית - בבית, במכונית או אפילו בארץ. בזכות ההפצה שלהם כדי להפחית את העומס על הכח המרכזי, משום שאנשים יוכלו לגבות אלקטרוניקה קטנה.

המומחים של המעטפת מאמינים כי על ידי 2040 כמחצית מהאנרגיה בעולם תופק ממקורות מתחדשים. כבר בגרמניה, צריכת אנרגיה סולארית הוא גדל במהירות, ואת קיבולת הסוללה היא יותר מ -35 ג'יגה-ואט. יפן היא גם מפתחת התעשייה הזו באופן פעיל. שתי מדינות אלה - מנהיגי אנרגיה סולארית בעולם. כנראה, ובקרוב יצטרף ידי ארצות הברית.

מקורות אנרגיה חלופיים אחרים

מדענים אינם חדלים לנסות לתהות על העובדה שאתה עדיין יכול לשמש לייצור חשמל או חום. תן דוגמאות של מקורות אנרגיה חלופיים המבטיחים ביותר.

טורבינות רוח כעת ניתן למצוא כמעט בכל הארץ. גם ברחובות ערים רוסיות רבות להתקין אורות כי הם עצמאיים ב חשמל מאנרגית רוח. אין ספק העלות שלהם גבוהה מהממוצע, אבל לאורך זמן הם יחזירו את ההבדל.

לפני זמן רב זה הומצא בטכנולוגיה כדי לייצר אנרגיה באמצעות הבדל טמפרטורת מים בין פני האוקיינוס, בעומק. סין הולכת פעיל לפתח באזור זה. בשנים הקרובות, מול חופי סין הולכים לבנות את תחנת הכוח הגדולה פועל על טכנולוגיה זו. ישנם שימושים אחרים של הים. לדוגמה, באוסטרליה, מתכננים להקים תחנת כוח שיוצר אנרגיה מן הכוח של זרמי מים.

ישנן דרכים רבות אחרות כדי לייצר חשמל או חום. אבל על רקע אפשרויות אנרגיה סולארית רבות אחרות - זה באמת מבטיח בתחום המדע.