Güneş enerjisinin kullanımı, güneş enerjisi - gelişim tarihi, artıları ve eksileri

Alternatif enerji modası ivme kazanıyor. Dahası, vurgu yenilenebilir enerji kaynaklarına - gelgitler, rüzgar, güneş. Güneş enerjisi (veya fotovoltaik), en hızlı büyüyen endüstriyel sektörlerden biri olarak kabul edilir. Çoğu zaman, gelecek zamanların tüm enerjisinin güneş enerjisine dayanacağı gerçeği gibi oldukça iyimser ifadeler.

Kesin olarak, Güneş adı verilen bir yıldızın enerjisi, her tür fosil yakıtta - kömür, petrol, gaz - "korunmuş" bir biçimde bulunur. Bu enerji, karmaşık biyolojik süreçler nedeniyle karbon fosillerine dönüşen güneş ışığını ve ısıyı tüketen bitkilerin büyüme aşamasında birikmeye başlar. Suyun enerjisi, dolaşımı da Güneş tarafından desteklenir.

Güneş enerjisinin atmosferin üst sınırındaki yoğunluğu 1350 W/m2'dir, buna «güneş sabiti» denir. Güneş ışınları Dünya atmosferinden geçerken radyasyonun bir kısmı saçılır.Ancak Dünya'nın yüzeyinde bile yoğunluğu, bulutlu havalarda bile olası kullanım için yeterlidir.

geliştirme tarihi

Fotovoltaik etki (yani, homojen bir malzemede durağan bir akımın homojen foto-uyarma ile görünümü) 1839'da Fransız fizikçi Alexandre-Edmond Becquerel tarafından keşfedildi. Biraz sonra, İngiliz Willoughby Smith ve Alman Heinrich-Rudolph Hertz bağımsız olarak selenyumun fotoiletkenliğini ve ultraviyole fotoiletkenliğini keşfettiler.

1888'de Amerika'da ilk "güneş radyasyonu geri kazanım cihazı" patenti alındı. Rus bilim adamlarının fotoiletkenlik alanındaki ilk başarıları 1938 yılına kadar uzanıyor. Ardından akademisyen Abram Joffe'nin laboratuvarında ilk kez güneş enerjisinde kullanılması planlanan bir güneş enerjisi dönüştürme elemanı oluşturuldu.

Karasal güneş enerjisinin geliştirilmesinden önce, uzay amaçlı güneş pilleri alanında bilim adamlarının (Leningrad-Petersburg Bilim Okulu fizikçileri Boris Kolomiets ve Yuri Maslakovts dahil) çok sayıda çalışması vardı. Leningrad Fizik ve Teknoloji Enstitüsü'nde, verimliliği% 1'e eşit olan talyum kükürtten fotoseller yarattılar - o zaman için gerçek bir rekor.

Abram Joffe, artık popüler olan kurulum çözümünün de yazarı oldu. fotoseller çatılarda (ancak o zamanlar kimsenin fosil yakıt sıkıntısı çekmemesi nedeniyle bu fikir ilk başta yaygın bir şekilde anlaşılmadı). Günümüzde Almanya, ABD, Japonya, İsrail gibi ülkeler giderek artan bir şekilde binaların çatılarına güneş panelleri yerleştirmekte ve böylece "enerji verimli evler" yaratmaktadır.

Güneş enerjisi 20. yüzyılın ikinci yarısında daha fazla ilgi çekmeye başladı.Bu alandaki pratik gelişmeler sayesinde, soğutucunun doğrudan güneş radyasyonu ile ısıtıldığı ve kazanda üretilen buharı bir turbo elektrik jeneratörünün çalıştırdığı termik santraller yaratıldı.

Bilgi birikimi ve teoriden pratiğe ilerleme ile güneş enerjisi üretiminin karlılığı sorunu ortaya çıkıyor. Başlangıçta, güneş enerjisinin görevleri, örneğin merkezi elektrik sisteminden erişilmesi zor veya uzak olan yerel nesnelerin tedarik edilmesinin ötesine geçmedi. Daha 1975'te, gezegendeki tüm güneş enerjisi tesislerinin toplam gücü sadece 300 kW'dı ve tepe kilovat gücün fiyatı 20 bin dolara ulaştı.

Güneş enerjisi santrallerinin çalışma prensibi:

Güneş enerjisi elektriğe nasıl dönüştürülür?

Yaygın güneş paneli türleri

Ama tabii ki, güneş enerjisinin yerden kaldırılması - ekonomik bileşeni hesaba katmadan bile - önemli ölçüde daha fazla verimlilik gerektiriyordu. Ve bunu bir şekilde başarmayı başardılar. Modern silikon yarı iletken jeneratörlerin verimliliği şimdiden %15-24'tür (bkz. Güneş pilleri ve modüllerinin verimliliği), bu nedenle (fiyatlarındaki düşüşün yanı sıra) bugün sürekli talep var.

Güneş panellerinin üretimi, Siemens, Kyocera, Solarex, BP Solar, Shell ve diğerleri gibi büyük küresel şirketler tarafından yönetilmektedir. Yarı iletken güneş pillerinin bir watt kurulu elektrik gücünün maliyeti 2 dolara düştü.

Sovyet döneminde bile 4 bin km2 güneş modülünün tüm dünyanın yıllık elektrik ihtiyacını karşılayabildiği tahmin ediliyordu. Ve o sırada pillerin verimliliği% 6'yı geçmedi.

Geçen yüzyılda ABD, Fransa, İspanya, İtalya ve diğer “güneş” ülkelerinde 10 megavatlık güneş enerjisi santralleri (GES) kuruldu. SSCB'de, 5 MW kapasiteli ilk deneysel güneş enerjisi santrali, yılda güneşli gün sayısının bölgenin en yükseklerinden biri olduğu Kerç Yarımadası'nda inşa edildi.

Bu istasyonların bazıları hala faaliyette, birçoğu işlevini yitirdi, ancak prensipte modern güneş fotovoltaik sistemleriyle rekabet edemeyeceklerini söylemek güvenli.

Güneş enerjisi santralleri:

güneş enerjisi santrali çeşitleri

Yüzer güneş enerjisi santralleri

güneş yoğunlaştırıcılar

profesyoneller

Güneş enerjisinin güçlü yönleri herkes için açıktır ve ayrıntılı açıklamaya gerek yoktur.

İlk olarak, Güneş'in kaynakları uzun süre dayanacak - bir yıldızın ömrünün bilim adamları tarafından yaklaşık 5 milyar yıl olduğu tahmin ediliyor.

İkincisi, güneş enerjisi kullanımı sera gazı emisyonlarını, küresel ısınmayı ve genel çevre kirliliğini, yani gezegenin ekolojik dengesini etkilemez.

1 MW kapasiteli bir fotovoltaik santral yılda yaklaşık 2 milyon kW üretir Bu, yakma santraline kıyasla aşağıdaki hacimlerde karbondioksit emisyonunu önler: gazda yaklaşık 11 bin ton, petrol ürünlerinde 1,1-1,5 bin ton, kömürde 1 ,7-2,3 bin ton...

Eksileri

Güneş enerjisinin darboğazları arasında, birincisi, hala yeterince yüksek verimlilik olmaması ve ikincisi, kilovat saat başına yeterince düşük maliyet olmaması yer alır; bu, herhangi bir yenilenebilir enerji kaynağının yaygın kullanımı hakkında soru işaretleri uyandırır.

Buna ek olarak, dünya yüzeyinde makul miktarda güneş radyasyonunun kontrolsüz bir şekilde dağıldığı gerçeği de var.

Çevrenin güvenliği de kesinlikle söz konusu - sonuçta, kullanılmış elemanların atılmasıyla ne yapılacağı hala net değil.

Son olarak, güneş enerjisi çalışma derecesi -ne derlerse desinler- hala mükemmel olmaktan çok uzak.

Güneş enerjisindeki en zayıf halka, pillerin veriminin düşük olmasıdır; bu sorunun çözümü an meselesi.

Kullanım

Evet, Güneş'ten enerji elde etmek en ucuz proje değil. Ancak, ilk olarak, son otuz yılda, fotosel kullanılarak üretilen bir watt on kat daha ucuz hale geldi. İkincisi, Avrupa ülkelerinin geleneksel enerji kaynaklarına bağımlılığı azaltma arzusu güneş enerjisinin rolünü oynuyor. Ayrıca, Kyoto Protokolünü de unutmayın. Artık güneş enerjisinin hem bilim açısından hem de ticaret açısından istikrarlı bir hızla geliştiğini söyleyebiliriz.

Günümüzde güneş enerjisi en aktif olarak üç amaç için kullanılmaktadır:

• ısıtma ve sıcak su ve klima;

• solar fotovoltaik dönüştürücüler kullanarak elektrik enerjisine dönüştürme;

• termal çevrime dayalı büyük ölçekli güç üretimi.

Güneş enerjisinin elektriğe dönüştürülmesi gerekmez, ancak ısı olarak kullanılması oldukça mümkündür. Örneğin, konut ve endüstriyel tesislerin ısınması ve sıcak suyu için.

Güneş enerjisiyle ısıtma sistemlerinin tasarımının çalışma prensibinin temeli, antifrizin ısıtılmasıdır.Isı daha sonra genellikle bodrumda bulunan depolama tanklarına aktarılır ve oradan tüketilir.

Fotovoltaik enerjinin en büyük potansiyel tüketicilerinden biri, her yıl bağımsız olarak yüzlerce megavat pik güneş enerjisi tüketebilen tarım sektörüdür. Buna navigasyon desteği, telekomünikasyon sistemleri için güç, tatil ve sağlık ve turizm işletmeleri için sistemler, ayrıca villalar, güneş sokak lambaları ve daha fazlası eklenebilir.

Bugün, meslekten olmayan kişinin bakış açısından, güneş enerjisini kullanmanın kesinlikle harika yolları ciddi bir şekilde değerlendiriliyor. Örneğin, güneş istasyonları etrafında yörüngeye oturtma projeleri veya daha da fantastik bir şekilde, aydaki güneş enerjisi santralleri.

Ve gerçekten de böyle projeler var. Uzayda, güneş enerjisinin konsantrasyonu mavi gezegenimize kıyasla çok daha yüksektir. Enerjinin Dünya'ya iletilmesi, yönlendirilmiş ışık (lazer) veya ultra yüksek frekanslı (mikrodalga) radyasyon kullanılarak mümkündür.

Konunun devamı: Dünyada güneş enerjisini büyütün