Die Nutzung der Sonnenenergie auf der Erde. Aussichten, die Energie der Sonne auf der Erde zu nutzen

Bis heute das Problem des Energieverbrauchsist ziemlich scharf - die Ressourcen des Planeten sind nicht unendlich und für die Zeit seiner Existenz hat die Menschheit ziemlich zerstört, was von der Natur gegeben wurde. Gegenwärtig werden Kohle und Öl aktiv gefördert, deren Reserven jeden Tag kleiner werden. Die Kraft des Denkens erlaubte der Menschheit einen unglaublichen Schritt in die Zukunft und die Nutzung der Atomenergie, die eine große Gefahr für die gesamte Umwelt mit sich brachte.

Nicht weniger akut ist das Problem der ökologischen -Die aktive Gewinnung von Ressourcen und ihre weitere Verwendung beeinträchtigen den Zustand des Planeten und verändern nicht nur die Beschaffenheit des Bodens, sondern auch die klimatischen Bedingungen.

Deshalb ist immer besondere Aufmerksamkeitwurde natürlichen Energiequellen, wie zum Beispiel Wasser oder Wind gegeben. Nach so vielen Jahren aktiver Forschung und Entwicklung "wuchs" die Menschheit schließlich dazu, die Energie der Sonne auf der Erde zu nutzen. Es geht um ihn, der weiter diskutiert wird.

Was ist daran attraktiv?

Bevor Sie zu bestimmten Beispielen gehen,Wir werden herausfinden, worum es bei dieser Art von Energiegewinnung für Forscher aus der ganzen Welt geht. Sein wichtigstes Kapital ist die Unerschöpflichkeit. Trotz zahlreicher Hypothesen ist die Wahrscheinlichkeit, dass in naher Zukunft ein Stern wie die Sonne ausgehen wird, extrem gering. Vor der Menschheit ist daher die Möglichkeit offen, auf ganz natürliche Weise reine Energie zu empfangen.

Der zweite unbestrittene Vorteil der VerwendungDie Energie der Sonne auf der Erde liegt in der ökologischen Kompatibilität dieser Option. Die Umweltbelastung wird unter solchen Bedingungen Null sein, was wiederum der Welt eine viel bessere Zukunft beschert als der, die sich mit der ständigen Gewinnung begrenzter unterirdischer Ressourcen eröffnet.

Schließlich sollten wir besonders darauf achten, dass die Nutzung der Sonnenenergie für die Person selbst die geringste Gefahr darstellt.

Wie wirklich

Kommen wir nun zum Punkt. Unter dem etwas poetischen Titel "Solarenergie" verbirgt sich die Umwandlung von Strahlung in Elektrizität mit speziell entwickelten Technologien. Dieser Prozess wird durch photovoltaische Zellen ermöglicht, die die Menschheit aktiv für ihre eigenen Zwecke nutzt, und zwar sehr erfolgreich.

Sonnenstrahlung

Es ist so historisch geschehen, dass das Substantiv"Strahlung" verursacht eine Person eher negative Assoziationen als positive in Verbindung mit jenen technogenen Katastrophen, die die Welt zu seinen Lebzeiten überleben konnte. Nichtsdestotrotz beinhaltet die Technologie, die Energie der Sonne auf der Erde zu nutzen, die Arbeit mit ihr.

Tatsächlich ist diese Art von Strahlung elektromagnetische Strahlung, deren Bereich im Bereich von 2,8 bis 3,0 μm liegt.

So erfolgreich von der Menschheit genutztDas Sonnenspektrum besteht tatsächlich aus drei Arten von Wellen: Ultraviolett (etwa 2%), etwa 49% sind Lichtwellen und schließlich so viel wie für die Infrarotstrahlung notwendig ist. Solarenergie hat eine kleine Anzahl von anderen Komponenten, aber ihre Rolle ist so unbedeutend, dass sie keinen besonderen Einfluss auf das Leben der Erde haben.

Die Menge an Sonnenenergie, die in die Erde eintritt

Jetzt, wenn die Zusammensetzung zugunsten vonMenschlichkeitsspektrum definiert ist, sollte ein weiteres wichtiges Merkmal dieser Ressource zur Kenntnis genommen werden. Die Nutzung der Solarenergie auf der Erde erscheint auch deshalb sehr vielversprechend, weil sie in einer ziemlich großen Anzahl zu praktisch minimalen Kosten für die Verarbeitung verfügbar ist. Die gesamte Menge an Energie, die vom Stern emittiert wird, ist extrem groß, aber etwa 47% der Erdoberfläche erreichen das Äquivalent von siebenhundert Billiarden Kilowattstunden. Zum Vergleich stellen wir fest, dass mit nur einer Kilowattstunde eine 100-Watt-Glühbirne zehn Jahre lang betrieben werden kann.

Die Kraft der Sonnenstrahlung und die Nutzung von Energieauf der Erde hängt natürlich von einer Reihe von Faktoren ab: klimatische Bedingungen, der Einfallswinkel der Strahlen auf der Oberfläche, die Jahreszeit und die geographische Lage.

Wann und wie viel

Es ist leicht zu erraten, dass die tägliche MengeSonnenenergie, die auf die Oberfläche der Erde trifft, verändert sich ständig, weil sie direkt von der Position des Planeten in Bezug auf die Sonne und die Bewegung der Leuchte selbst abhängt. Es ist seit langem bekannt, dass zur Mittagszeit die Strahlung maximal ist, während am Morgen und am Abend die Anzahl der Strahlen, die die Oberfläche erreichen, viel geringer ist.

Mit Sicherheit können wir das sagenDie Verwendung von Solarenergie wird in Gebieten am nächsten sein, die so nahe wie möglich am äquatorialen Band liegen, da dort der Unterschied zwischen den höchsten und niedrigsten Indizes minimal ist, was die maximale Strahlungsmenge anzeigt, die die Oberfläche des Planeten erreicht. Zum Beispiel erreicht die jährliche Strahlungsmenge in einem Gebiet in der Wüste Afrikas durchschnittlich 2.200 Kilowattstunden, während sie in Kanada oder beispielsweise in Mitteleuropa 1.000 Kilowattstunden nicht übersteigt.

Solarenergie in der Geschichte

Wenn Sie so weit wie möglich denken, versuchen Sie es"Tame", der große Stern, der unseren Planeten erwärmt, begann in der Antike in der Zeit des Heidentums, als jedes Element in einer separaten Gottheit verkörpert wurde. Aber natürlich, dann über die Nutzung der Sonnenenergie, konnte auch die Sprache nicht sein - in der Welt regierte die Magie.

Das Thema der Nutzung der Energie der Sonne auf der Erde ist gewordenaktiv erst am Ende des XIV - Anfang des XX. Jahrhunderts zu erheben. Ein echter Durchbruch in der Wissenschaft wurde 1839 von Alexander Edmond Becquerel gemacht, der es schaffte, der Pionier des photovoltaischen Effekts zu werden. Das Studium dieses Themas hat erheblich zugenommen, und bereits 44 Jahre später konnte Charles Fritz das erste Modul auf Basis von vergoldetem Selen entwerfen. Solch eine Nutzung der Energie der Sonne auf der Erde gab eine kleine Menge an Elektrizität frei - die Gesamtleistung betrug dann nicht mehr als 1%. Dennoch war dies für die gesamte Menschheit ein echter Durchbruch, der neue Horizonte der Wissenschaft eröffnete, von denen wir vorher nie geträumt hatten.

Ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung der Solarenergiezu seiner Zeit Albert Einstein selbst eingeführt. In der heutigen Welt wird der Name des Wissenschaftlers häufiger mit seiner berühmten Relativitätstheorie assoziiert, aber tatsächlich erhielt er den Nobelpreis für die Untersuchung des externen photoelektrischen Effekts.

Bis jetzt, EnergietechnikDie Sonne auf der Erde erlebt rasante Höhen und Tiefen, aber nicht weniger schnelle Stürze, aber dieser Wissenszweig wird ständig mit neuen Fakten aufgefüllt, und wir können hoffen, dass sich in absehbarer Zukunft die Tür zu einer völlig neuen Welt öffnet.

Natur gegen uns

Wir haben bereits über die Vorteile der Nutzung der Sonnenenergie auf der Erde gesprochen. Lasst uns jetzt auf die Mängel dieser Methode achten, die leider nicht weniger ist.

Wegen der direkten Abhängigkeit von geografischenPosition, klimatische Bedingungen und Bewegung der Sonne, die Erzeugung von Solarenergie in ausreichenden Mengen erfordert enorme territoriale Kosten. Die Quintessenz ist, dass je größer der Bereich des Verbrauchs und der Verarbeitung von Sonnenstrahlung ist, desto mehr sauberer Energie werden wir am Ausgang bekommen. Das Platzieren solcher riesiger Systeme erfordert eine große Menge an freiem Platz, was gewisse Schwierigkeiten verursacht.

Ein anderes Problem im Zusammenhang mit der Verwendung vonvon der Energie der Sonne auf der Erde, ist direkt abhängig von der Tageszeit, da die Produktion in der Nacht Null sein wird, und in der Morgen- und Abendzeit ist äußerst unbedeutend.

Ein zusätzlicher Risikofaktor ist an sichWetter - plötzliche Änderungen der Bedingungen können sich sehr negativ auf den Betrieb dieses Systemtyps auswirken, da sie Schwierigkeiten beim Debuggen der erforderlichen Kapazität verursachen. In gewissem Sinne können Situationen mit einer starken Veränderung der Menge an Absorption und Produktion gefährlich sein.

Sauber, aber teuer

Die Nutzung der Sonnenenergie auf der Erdeist im Moment wegen seiner hohen Kosten schwierig. Die Fotozellen, die für die Durchführung der Hauptprozesse notwendig sind, haben ziemlich hohe Kosten. Natürlich machen die positiven Aspekte der Verwendung dieser Art von Ressourcen eine Rückzahlung, aber aus wirtschaftlicher Sicht ist es derzeit nicht notwendig, über die vollständige Amortisierung der monetären Kosten zu sprechen.

Dennoch, wie der Trend zeigt, sinkt der Preis für Photovoltaik-Zellen allmählich, so dass dieses Problem mit der Zeit vollständig gelöst werden kann.

Unannehmlichkeit des Prozesses

Die Sonne als Energiequelle nutzenist auch eine Schwierigkeit, weil diese Art der Verarbeitung von Ressourcen ziemlich mühsam und unbequem ist. Der Verbrauch und die Verarbeitung der Strahlung hängen direkt von der Reinheit der Platten ab, was ziemlich problematisch ist. Auch die Erwärmung von Elementen, die nur durch den Einsatz leistungsstärkster Kühlsysteme verhindert werden kann, wirkt sich äußerst negativ auf den Prozess aus, der nicht zuletzt zusätzliche Materialkosten erfordert.

Darüber hinaus werden die Platten, die in Solarkollektoren nach 30 Jahren aktiver Arbeit verwendet werden, allmählich unbrauchbar, und die Kosten für Photozellen wurden früher diskutiert.

Das ökologische Problem

Früher wurde gesagt, dass der Einsatz dieser ArtRessource kann die Menschheit von ernsthaften Problemen mit der Umwelt in der Zukunft retten. Die Quelle der Ressourcen und das Endprodukt sind wirklich umweltfreundlich.

Dennoch, die Nutzung von Sonnenenergie,Das Prinzip der Sonnenkollektoren ist die Verwendung von speziellen Platten mit Fotozellen, die eine Masse von giftigen Substanzen erfordern: Blei, Arsen oder Kalium. Ihre Verwendung schadet der Umwelt nicht, jedoch kann die Verwendung von Wafern in Anbetracht der begrenzten Betriebsdauer im Laufe der Zeit ein ernsthaftes Problem darstellen.

Um die negativen Auswirkungen auf die Umwelt zu begrenzen, setzen die Hersteller schrittweise auf Dünnschichtplatten, die kostengünstiger und weniger umweltbelastend sind.

Die Methoden der Umwandlung von Strahlung in Energie

Filme und Bücher über die Zukunft der Menschheit geben unsfast immer das gleiche Bild von diesem Prozess, der sich tatsächlich wesentlich von der Realität unterscheiden kann. Es gibt mehrere Möglichkeiten zum Konvertieren.

Am gebräuchlichsten ist die zuvor beschriebene Verwendung von Photozellen.

Als Alternative ist die Menschheit aktivnutzt Solarthermie, basierend auf der Erwärmung von speziellen Oberflächen, die die richtige Richtung der erhaltenen Temperatur ermöglicht, um Wasser zu erhitzen. Wenn Sie den Prozess so weit wie möglich vereinfachen, kann er mit den Tanks verglichen werden, die für die Sommerdusche in Privathäusern verwendet werden.

Eine andere Möglichkeit, Strahlung fürDie Energieerzeugung ist ein "Sonnensegel", das nur in einem luftlosen Raum betrieben werden kann. Diese Art von System wandelt Strahlung in kinetische Energie um.

Das Problem des Mangels an Generation in der NachtDer Tag wird teilweise von Solar-Ballon-Kraftwerken gelöst, deren Arbeit aufgrund der Ansammlung von Energie und der Dauer des Kühlprozesses weitergeht.

Wir und Sonnenenergie

Ressourcen der Sonnen- und Windenergie auf der Erdewerden ziemlich aktiv benutzt, obwohl wir es oft nicht bemerken. Es wurde bereits die gemeinsame Erwärmung von Wasser in einer Sommerdusche erwähnt. In der Tat wird meistens Solarenergie für diesen Zweck verwendet. Dennoch gibt es noch viele andere Beispiele: Fast jede Lichtwerkstatt kann Glühbirnen finden, die dank der tagsüber angesammelten Energie auch nachts ohne Strom auskommen.

Auf Fotozellen basierende Anlagen werden aktiv an allen Arten von Pumpstationen und Lüftungsanlagen eingesetzt.

Gestern, heute, morgen

Eine der wichtigsten Ressourcen für die Menschheit -Solarenergie, und die Aussichten für seine Verwendung sind extrem groß. Die jeweilige Branche wird aktiv finanziert, erweitert und verbessert. Jetzt wird Solarenergie maximal in den USA entwickelt, wo einige Regionen sie als vollwertige alternative Nahrungsquelle nutzen. Ähnlich arbeiten Kraftwerke dieser Art in der Mojave-Wüste. Andere Länder haben sich schon lange für diese Art von Elektrizität entschieden, die in naher Zukunft vielleicht das Problem der Umweltverschmutzung lösen wird.