Die gebruik van sonenergie op Aarde. Vooruitsigte vir die gebruik van sonenergie op Aarde

2024 Outeur: Henry Conors | [email protected]. Laas verander: 2024-02-12 03:00

Vandag is die probleem van energieverbruik taamlik akuut - die hulpbronne van die planeet is nie eindeloos nie, en gedurende sy bestaan het die mensdom redelik verwoes wat deur die natuur gegee is. Op die oomblik word aktief steenkool en olie ontgin, waarvan die reserwes elke dag kleiner word. Die krag van denke het die mensdom toegelaat om 'n ongelooflike stap in die toekoms te neem en atoomenergie te gebruik, wat saam met hierdie seën 'n groot gevaar vir die hele omgewing gebring het.

Die omgewingskwessie is nie minder akuut nie - die aktiewe ontginning van hulpbronne en die verdere gebruik daarvan beïnvloed die toestand van die planeet nadelig en verander nie net die aard van grond nie, maar selfs klimaatstoestande.

Daarom is daar nog altyd spesiale aandag aan natuurlike bronne van energie, soos water of wind, gegee. Uiteindelik, na soveel jare van aktiewe navorsing en ontwikkeling, het die mensdom “grootgeword” vir die gebruik van sonenergie op Aarde. Dit gaan oor hom wat ons verder sal bespreek.

Wat is so aantreklik hieraan

Voordat ons na spesifieke voorbeelde oorgaan, laat ons uitvind hoekom navorsers regoor die wêreld so belangstel in hierdie tipe energieproduksie. Sy hoofbate kan onuitputbaarheid genoem word. Ten spyte van talle hipoteses, is die waarskynlikheid dat 'n ster soos die Son in die nabye toekoms sal uitgaan uiters klein. Dit beteken dat die mensdom die geleentheid het om skoon energie op 'n heeltemal natuurlike manier te ontvang.

Die tweede ongetwyfelde voordeel van die gebruik van sonenergie op aarde is die omgewingsvriendelikheid van hierdie opsie. Die impak op die omgewing onder sulke toestande sal nul wees, wat weer vir die hele wêreld 'n baie beter toekoms bied as dié wat oopmaak met die konstante ontginning van beperkte ondergrondse hulpbronne.

Laastens moet spesiale aandag gegee word aan die feit dat die gebruik van sonenergie die minste gevaar vir mense inhou.

Regtig

Nou kom ons by die punt. Die ietwat poëtiese naam "sonenergie" verberg eintlik die omskakeling van straling in elektrisiteit met behulp van spesiaal ontwikkelde tegnologieë. Hierdie proses word verskaf deur fotovoltaïese selle, wat die mensdom uiters aktief vir sy eie doeleindes gebruik, en redelik suksesvol.

Sonbestraling

Dit het so histories gebeur dat die selfstandige naamwoord "bestraling" meer negatiewe assosiasies as positiewes oproep in verband met daardie mensgemaakte rampe wat die wêreld daarin geslaag het om in sy leeftyd te oorleef. Nietemin maak die tegnologie van die gebruik van die energie van die Son op Aarde voorsiening daarvoor om daarmee te werk.

Basies,hierdie tipe straling is elektromagnetiese straling, waarvan die omvang tussen 2,8 en 3,0 mikron is.

Die sonspektrum wat so suksesvol deur die mensdom gebruik word, bestaan eintlik uit drie tipes golwe: ultraviolet (sowat 2%), ongeveer 49% is liggolwe en, laastens, dieselfde hoeveelheid is in infrarooi straling. Sonenergie het 'n klein aantal ander komponente, maar hul rol is so onbeduidend dat dit nie 'n spesiale impak op die lewe van die Aarde het nie.

Die hoeveelheid sonenergie wat die aarde tref

Nou dat die samestelling van die spektrum wat tot voordeel van die mensdom gebruik word, bepaal is, moet nog een belangrike kenmerk van hierdie hulpbron opgemerk word. Die gebruik van sonenergie op Aarde lyk baie belowend, ook omdat dit in redelike groot hoeveelhede teen byna minimale verwerkingskoste beskikbaar is. Die totale hoeveelheid energie wat deur 'n ster vrygestel word, is uiters hoog, maar ongeveer 47% bereik die Aarde se oppervlak, wat gelyk is aan sewehonderd kwadrilljoen kilowatt-uur. Ter vergelyking neem ons kennis dat slegs een kilowatt-uur 'n tien jaar werking van 'n gloeilamp met 'n krag van honderd watt kan verskaf.

Die krag van die Son se uitstraling en die gebruik van energie op Aarde hang natuurlik van 'n aantal faktore af: klimaatstoestande, die invalshoek van die strale op die oppervlak, seisoen en geografiese ligging.

Wanneer en hoeveel

Dit is maklik om te raai dat die daaglikse hoeveelheid sonenergie op die oppervlak valDie aarde verander voortdurend, aangesien dit direk afhang van die posisie van die planeet in verhouding tot die Son en die beweging van die lig self. Dit is lank reeds bekend dat die straling op die middag maksimum is, terwyl die aantal strale wat die oppervlak bereik soggens en saans baie minder is.

Ons kan met vertroue sê dat die gebruik van sonenergie die produktiefste sal wees in streke so na as moontlik aan die ekwatoriale strook, aangesien dit daar is waar die verskil tussen die hoogste en laagste aanwysers minimaal is, wat die maksimum hoeveelheid straling wat die oppervlak van die planeet bereik. Byvoorbeeld, in die woestyn-Afrika-gebiede bereik die jaarlikse hoeveelheid bestraling 'n gemiddeld van 2200 kilowatt-uur, terwyl die syfers in Kanada of byvoorbeeld Sentraal-Europa nie 1000 kilowatt-uur oorskry nie.

Sonenergie in die geskiedenis

As jy so wyd as moontlik dink, het pogings om die groot lig wat ons planeet verwarm te "mak" in antieke tye begin tydens die heidendom, toe elke element deur 'n aparte godheid beliggaam is. Natuurlik was die gebruik van sonenergie egter nie ter sprake nie – magie het in die wêreld geheers.

Die onderwerp van die gebruik van die energie van die Son op Aarde het eers aan die einde van die 14de - begin van die 20ste eeu aktief aan die orde gestel. 'n Ware deurbraak in die wetenskap is in 1839 gemaak deur Alexander Edmond Becquerel, wat daarin geslaag het om die ontdekker van die fotovoltaïese effek te word. Die studie van hierdie onderwerp het aansienlik toegeneem, en na 44 jaar kon Charles Fritts die eerste ooit ontwerpmodule gebaseer op vergulde selenium. Hierdie gebruik van die energie van die Son op Aarde het 'n klein hoeveelheid vrygestelde elektrisiteit gegee - die totale hoeveelheid produksie het toe nie meer as 1% beloop nie. Nietemin, vir die hele mensdom was dit 'n werklike deurbraak, wat nuwe horisonne van die wetenskap oopmaak, waarvan nog nie eers gedroom is nie.

Albert Einstein het self 'n beduidende bydrae tot die ontwikkeling van sonenergie gemaak. In die moderne wêreld word die wetenskaplike se naam meer dikwels geassosieer met sy bekende relatiwiteitsteorie, maar in werklikheid is die Nobelprys aan hom toegeken juis vir die bestudering van die eksterne foto-elektriese effek.

Tot vandag toe ervaar die tegnologie van die gebruik van sonenergie op Aarde óf vinnige stygings óf nie minder vinnige dalings nie, maar hierdie tak van kennis word voortdurend bygewerk met nuwe feite, en ons kan hoop dat dit in die afsienbare toekoms, die deur na 'n heeltemal nuwe wêreld sal voor ons oopgaan. vrede.

Die natuur is teen ons

Ons het reeds gepraat oor die voordele van die gebruik van die energie van die Son op Aarde. Kom ons let nou op die nadele van hierdie metode, wat ongelukkig nie minder is nie.

As gevolg van die direkte afhanklikheid van geografiese ligging, klimaatstoestande en die beweging van die Son, verg die produksie van sonenergie in voldoende hoeveelhede groot territoriale koste. Die slotsom is dat hoe groter die area van verbruik en verwerking van sonstraling, hoe groter is die hoeveelheid omgewingsvriendelike energie wat ons by die uitset sal ontvang. Die plasing van sulkegroot stelsels vereis baie vrye spasie, wat sekere probleme veroorsaak.

Nog 'n probleem met betrekking tot die gebruik van sonenergie op Aarde is in direkte verband met die tyd van die dag, aangesien die generasie snags nul sal wees, en uiters onbeduidend in die oggend en aand.

'n Bykomende risikofaktor is die weer self - skielike veranderinge in toestande kan 'n uiters negatiewe impak op die werking van hierdie soort stelsel hê, aangesien dit probleme veroorsaak om die vereiste krag te ontfout. In 'n sekere sin kan situasies met 'n skerp verandering in die hoeveelheid verbruik en produksie gevaarlik wees.

Skoon maar duur

Die gebruik van sonenergie op Aarde is tans moeilik weens die hoë koste daarvan. Die fotoselle wat nodig is vir die implementering van die hoofprosesse het 'n redelik hoë koste. Natuurlik laat die positiewe aspekte van die gebruik van hierdie soort hulpbron vrugte afwerp, maar vanuit 'n ekonomiese oogpunt is dit op die oomblik nie nodig om oor die volle terugbetaling van kontantkoste te praat nie.

Soos die neiging egter wys, daal die prys van sonselle geleidelik, so hierdie probleem kan mettertyd heeltemal opgelos word.

Ongerief van die proses

Die gebruik van die Son as 'n bron van energie is ook moeilik omdat hierdie metode van verwerking van hulpbronne taamlik moeisaam en ongerieflik is. Die verbruik en verwerking van bestraling hang direk af van die netheid van die plate, wat nogal problematies is om te verseker. Daarbenewens uitersDie verhitting van die elemente beïnvloed ook die proses negatief, wat slegs voorkom kan word deur die kragtigste verkoelingstelsels te gebruik, wat addisionele materiaalkoste verg, en aansienlikes.

Daarbenewens word die plate wat in sonkollektors gebruik word, na 30 jaar se aktiewe werk, geleidelik onbruikbaar, en die koste van sonselle is vroeër genoem.

Omgewingskwessie

Vroeër is gesê dat die gebruik van hierdie soort hulpbron die mensdom van nogal ernstige probleme met die omgewing in die toekoms kan red. Die bron van hulpbronne en die finale produk is werklik so omgewingsvriendelik as moontlik.

Nietemin, die gebruik van sonenergie, die beginsel van werking van sonkragkollektors is om spesiale plate met fotoselle te gebruik, waarvan die vervaardiging baie giftige stowwe benodig: lood, arseen of kalium. Die gebruik daarvan bring geen skade aan die omgewing nie, maar gegewe hul beperkte lewensduur, kan wegdoening van die plate mettertyd 'n ernstige probleem word.

Om die negatiewe impak op die omgewing te beperk, beweeg vervaardigers geleidelik na dunfilmwafels, wat 'n laer koste en minder nadelige uitwerking op die omgewing het.

Metodes vir die omskakeling van straling in energie

Films en boeke oor die toekoms van die mensdom gee ons byna altyd ongeveer dieselfde beeld van hierdie proses, wat in werklikheidkan aansienlik van die werklikheid verskil. Daar is verskeie maniere om om te skakel.

Die algemeenste is die voorheen beskryfde gebruik van fotoselle.

As 'n alternatief, gebruik die mensdom aktief son-termiese energie, gebaseer op die verhitting van spesiale oppervlaktes, wat dit moontlik maak om water te verhit met die regte rigting van die temperatuur wat verkry word. As jy hierdie proses soveel as moontlik vereenvoudig, kan dit vergelyk word met die tenks wat vir somerbuie in privaat huise gebruik word.

Nog 'n manier om straling te gebruik om energie op te wek, is die "sonseil", wat net in 'n vakuum kan werk. Hierdie soort stelsel skakel straling om in kinetiese energie.

Die probleem van gebrek aan opwekking in die nag word gedeeltelik opgelos deur sonballon-kragsentrales, waarvan die werking voortduur as gevolg van die ophoping van vrygestelde energie en die duur van die verkoelingsproses.

Ons en sonkrag

Hulpbronne van son- en windenergie op Aarde word redelik aktief gebruik, hoewel ons dit dikwels nie agterkom nie. Die volksvreemde verhitting van water in 'n buitestort is vroeër reeds genoem. Trouens, sonkrag word meestal vir hierdie doeleindes gebruik. Daar is egter baie ander voorbeelde: in byna elke beligtingswinkel kan jy stoorgloeilampe kry wat selfs snags sonder elektrisiteit kan werk danksy die energie wat gedurende die dag opgehoop word.

Installasies gebaseer op fotoselle word aktief in alle soorte pompstasies en ventilasiestelsels gebruik.

Gister, vandag, môre

Een van die belangrikste hulpbronne vir die mensdom is sonkrag, en die vooruitsigte vir die gebruik daarvan is uiters hoog. Hierdie bedryf word aktief befonds, uitgebrei en verbeter. Nou is sonkrag die meeste ontwikkel in die Verenigde State, waar sommige streke dit as 'n volwaardige alternatiewe kragbron gebruik. Kragsentrales van hierdie tipe werk ook in die Mojave-woestyn. Ander lande is lank reeds op pad na hierdie tipe elektrisiteitsopwekking, wat binnekort die probleem van omgewingsbesoedeling kan oplos.