Brugen af solenergi på Jorden. Udsigter for brugen af solenergi på Jorden

2024 Forfatter: Henry Conors | [email protected]. Sidst ændret: 2024-02-12 05:26

I dag er problemet med energiforbrug ret akut - planetens ressourcer er ikke uendelige, og i løbet af dens eksistens har menneskeheden stort set ødelagt det, der blev givet af naturen. I øjeblikket udvindes der aktivt kul og olie, hvis reserver bliver mindre for hver dag. Tankens kraft gjorde det muligt for menneskeheden at tage et utroligt skridt ind i fremtiden og bruge atomenergi, hvilket sammen med denne velsignelse bragte en enorm fare for hele miljøet.

Miljøspørgsmålet er ikke mindre akut - den aktive udvinding af ressourcer og deres videre anvendelse påvirker planetens tilstand negativt og ændrer ikke kun jordbundens natur, men endda klimatiske forhold.

Derfor har man altid været særlig opmærksom på naturlige energikilder, såsom vand eller vind. Endelig, efter så mange års aktiv forskning og udvikling, er menneskeheden "vokset op" til brugen af solenergi på Jorden. Det er om ham, vi vil diskutere yderligere.

Hvad er der så attraktivt ved dette

Før vi går videre til specifikke eksempler, lad os finde ud af, hvorfor forskere rundt om i verden er så interesserede i denne type energiproduktion. Dens vigtigste aktiv kan kaldes uudtømmelighed. På trods af adskillige hypoteser er sandsynligheden for, at en stjerne som Solen vil gå ud i den nærmeste fremtid, ekstremt lille. Det betyder, at menneskeheden har mulighed for at modtage ren energi på en helt naturlig måde.

Den anden utvivlsomme fordel ved at bruge solenergi på Jorden er miljøvenligheden ved denne mulighed. Påvirkningen af miljøet under sådanne forhold vil være nul, hvilket igen giver hele verden en meget lysere fremtid end den, der åbner op med den konstante udvinding af begrænsede underjordiske ressourcer.

Endelig skal der lægges særlig vægt på, at brugen af solenergi udgør den mindste fare for mennesker.

Really

Lad os nu komme til sagen. Det lidt poetiske navn "solenergi" skjuler faktisk omdannelsen af stråling til elektricitet ved hjælp af specialudviklede teknologier. Denne proces leveres af fotovoltaiske celler, som menneskeheden bruger ekstremt aktivt til sine egne formål, og ganske med succes.

Solstråling

Det skete historisk, at navneordet "stråling" fremkalder flere negative associationer end positive i forbindelse med de menneskeskabte katastrofer, som verden formåede at overleve i sin levetid. Ikke desto mindre sørger teknologien for at bruge Solens energi på Jorden til at arbejde med den.

Grundlæggende,denne type stråling er elektromagnetisk stråling, hvis rækkevidde er mellem 2,8 og 3,0 mikron.

Det solspektrum, som menneskeheden har brugt så succesfuldt, består faktisk af tre typer bølger: ultraviolet (ca. 2%), omkring 49% er lysbølger, og endelig er den samme mængde i infrarød stråling. Solenergi har et lille antal andre komponenter, men deres rolle er så ubetydelig, at de ikke har en særlig indflydelse på Jordens liv.

Mængden af solenergi, der rammer Jorden

Nu hvor sammensætningen af det spektrum, der bruges til gavn for menneskeheden, er blevet fastlagt, bør endnu et vigtigt træk ved denne ressource bemærkes. Brugen af solenergi på Jorden virker meget lovende, også fordi den er tilgængelig i ret store mængder til næsten minimale behandlingsomkostninger. Den samlede mængde energi, der udsendes af en stjerne, er ekstremt høj, men omkring 47% når jordens overflade, hvilket svarer til syv hundrede kvadrillioner kilowatt-timer. Til sammenligning bemærker vi, at kun én kilowatt-time kan give ti års drift af en pære med en effekt på hundrede watt.

Kraften af Solens stråling og brugen af energi på Jorden afhænger naturligvis af en række faktorer: klimatiske forhold, strålernes indfaldsvinkel på overfladen, årstid og geografisk placering.

Hvornår og hvor meget

Det er let at gætte, at den daglige mængde solenergi, der falder på overfladenJorden ændrer sig konstant, da det direkte afhænger af planetens position i forhold til Solen og selve armaturets bevægelse. Det har længe været kendt, at ved middagstid er strålingen maksimal, mens antallet af stråler, der når overfladen om morgenen og aftenen, er meget mindre.

Vi kan med tillid sige, at brugen af solenergi vil være mest produktiv i regioner så tæt som muligt på ækvatorialstriben, da det er der, at forskellen mellem de højeste og laveste indikatorer er minimal, hvilket indikerer maksimal mængde stråling, der når planetens overflade. For eksempel i de afrikanske ørkenområder når den årlige mængde af stråling et gennemsnit på 2200 kilowatt-timer, mens tallene i Canada eller for eksempel Centraleuropa ikke overstiger 1000 kilowatt-timer.

Solenergi i historien

Hvis du tænker så bredt som muligt, begyndte forsøg på at "tæmme" det store lys, der varmer vores planet, i oldtiden under hedenskab, hvor hvert element blev legemliggjort af en separat guddom. Men selvfølgelig var brugen af solenergi udelukket - magien herskede i verden.

Emnet om at bruge Solens energi på Jorden begyndte først at blive aktivt rejst i slutningen af det 14. - begyndelsen af det 20. århundrede. Et reelt gennembrud i videnskaben blev lavet i 1839 af Alexander Edmond Becquerel, som formåede at blive opdageren af den fotovoltaiske effekt. Studiet af dette emne er steget markant, og efter 44 år var Charles Fritts i stand til at designe det første nogensindemodul baseret på guldbelagt selen. Denne brug af Solens energi på Jorden gav en lille mængde frigivet elektricitet - den samlede mængde produktion beløb sig så til ikke mere end 1%. Ikke desto mindre var dette for hele menneskeheden et reelt gennembrud, der åbnede nye videnskabshorisonter, som man ikke engang havde drømt om før.

Albert Einstein ydede selv et væsentligt bidrag til udviklingen af solenergi. I den moderne verden er videnskabsmandens navn oftere forbundet med hans berømte relativitetsteori, men faktisk blev han tildelt Nobelprisen netop for at studere den eksterne fotoelektriske effekt.

Den dag i dag oplever teknologien til at bruge solenergi på Jorden enten hurtige stigninger eller ikke mindre hurtige fald, men denne vidensgren bliver konstant opdateret med nye fakta, og vi kan håbe, at det i en overskuelig fremtid, døren til en helt ny verden vil åbne sig for os. fred.

Naturen er imod os

Vi har allerede t alt om fordelene ved at bruge Solens energi på Jorden. Lad os nu være opmærksomme på ulemperne ved denne metode, som desværre ikke er mindre.

På grund af den direkte afhængighed af geografisk placering, klimatiske forhold og Solens bevægelse, kræver produktion af solenergi i tilstrækkelige mængder enorme territoriale omkostninger. Konklusionen er, at jo større forbrugs- og forarbejdningsområdet for solstråling er, jo større mængder af miljøvenlig energi vil vi modtage ved udgangen. Placeringen af sådanneenorme systemer kræver meget ledig plads, hvilket forårsager visse vanskeligheder.

Et andet problem med hensyn til brugen af solenergi på Jorden er i direkte relation til tidspunktet på dagen, da generationen vil være nul om natten og ekstremt ubetydelig om morgenen og aftenen.

En yderligere risikofaktor er selve vejret - pludselige ændringer i forholdene kan have en ekstrem negativ indvirkning på driften af denne type system, da de forårsager vanskeligheder med at fejlfinde den nødvendige strøm. På en måde kan situationer med en skarp ændring i mængden af forbrug og produktion være farlige.

Rent, men dyrt

Brugen af solenergi på Jorden er vanskelig i øjeblikket på grund af dens høje omkostninger. De fotoceller, der er nødvendige for implementeringen af hovedprocesserne, har ret høje omkostninger. Selvfølgelig gør de positive aspekter ved at bruge denne form for ressourcer, at det betaler sig, men fra et økonomisk synspunkt er der i øjeblikket ingen grund til at tale om den fulde tilbagebetaling af kontante omkostninger.

Men som tendensen viser, falder prisen på solceller gradvist, så med tiden kan dette problem løses fuldstændigt.

Besvær ved processen

Anvendelsen af Solen som energikilde er også vanskelig, fordi denne metode til behandling af ressourcer er ret besværlig og ubelejlig. Forbruget og behandlingen af stråling afhænger direkte af pladernes renhed, hvilket er ret problematisk at sikre. Derudover ekstremtOpvarmningen af elementerne påvirker også processen negativt, som kun kan forhindres ved at bruge de mest kraftfulde kølesystemer, som kræver ekstra materialeomkostninger, og betydelige.

Derudover bliver de plader, der bruges i solfangere, efter 30 års aktivt arbejde, efterhånden ubrugelige, og prisen på solceller blev nævnt tidligere.

Miljøproblem

Tidligere blev det sagt, at brugen af denne form for ressource kan redde menneskeheden fra ret alvorlige problemer med miljøet i fremtiden. Kilden til ressourcer og det endelige produkt er virkelig så miljøvenlige som muligt.

Ikke desto mindre, brugen af solenergi, princippet om drift af solfangere er at bruge specielle plader med fotoceller, hvis fremstilling kræver en masse giftige stoffer: bly, arsen eller kalium. Deres brug skader ikke miljøet, men på grund af deres begrænsede levetid kan bortskaffelse af pladerne over tid blive et alvorligt problem.

For at begrænse den negative påvirkning af miljøet går producenterne gradvist over til tyndfilmskiver, som har en lavere pris og mindre skadelig indvirkning på miljøet.

Metoder til at omdanne stråling til energi

Film og bøger om menneskehedens fremtid giver os næsten altid nogenlunde det samme billede af denne proces, som faktisk,kan afvige væsentligt fra virkeligheden. Der er flere måder at konvertere på.

Det mest almindelige er den tidligere beskrevne brug af fotoceller.

Som et alternativ bruger menneskeheden aktivt solvarmeenergi baseret på opvarmning af specielle overflader, som tillader opvarmning af vand med den rette retning af den opnåede temperatur. Hvis man forenkler denne proces så meget som muligt, kan den sammenlignes med de tanke, der bruges til sommerbyger i private hjem.

En anden måde at bruge stråling til at generere energi på er "solsejlet", som kun kan fungere i et vakuum. Denne form for system omdanner stråling til kinetisk energi.

Problemet med manglende generering om natten er delvist løst af solcelleballonkraftværker, hvis drift fortsætter på grund af akkumuleringen af frigivet energi og varigheden af afkølingsprocessen.

Vi og solenergi

Ressourcer af sol- og vindenergi på Jorden bruges ret aktivt, selvom vi ofte ikke bemærker dette. Tidligere er den folkelige opvarmning af vand i en udendørs bruser allerede blevet nævnt. Faktisk bruges solenergi oftest til disse formål. Der er dog mange andre eksempler: I næsten alle belysningsbutikker kan du finde opbevaringspærer, der kan fungere uden elektricitet selv om natten takket være den energi, der akkumuleres i løbet af dagen.

Installationer baseret på fotoceller bruges aktivt i alle slags pumpestationer og ventilationsanlæg.

Igår, i dag, i morgen

En af de vigtigste ressourcer for menneskeheden er solenergi, og udsigterne for dens brug er ekstremt høje. Denne industri er aktivt finansieret, udvidet og forbedret. Nu er solenergi mest udviklet i USA, hvor nogle regioner bruger den som en fuldgyldig alternativ strømkilde. Også kraftværker af denne type opererer i Mojave-ørkenen. Andre lande har længe været på vej mod denne type elproduktion, som snart kan løse problemet med miljøforurening.