Yer üzündə günəş enerjisindən istifadə. Yer kürəsində günəş enerjisindən istifadə perspektivləri

2024 Müəllif: Henry Conors | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-02-12 03:50

Bu gün enerji istehlakı problemi kifayət qədər kəskindir - planetin resursları sonsuz deyil və mövcud olduğu müddətdə bəşəriyyət təbiətin verdiyini demək olar ki, məhv etdi. Hazırda ehtiyatları hər gün azalan kömür və neft aktiv şəkildə hasil edilir. Düşüncə gücü bəşəriyyətə gələcəyə inanılmaz addım atmağa və atom enerjisindən istifadə etməyə imkan verdi və bu nemətlə birlikdə bütün ətraf mühit üçün böyük təhlükə yaradıb.

Ekoloji problem də az kəskin deyil - resursların aktiv çıxarılması və onların sonrakı istifadəsi planetin vəziyyətinə mənfi təsir göstərir, nəinki torpaqların təbiətini, hətta iqlim şəraitini dəyişir.

Ona görə də su və ya külək kimi təbii enerji mənbələrinə həmişə xüsusi diqqət yetirilmişdir. Nəhayət, bu qədər illik aktiv tədqiqat və inkişafdan sonra bəşəriyyət Yer üzündə günəş enerjisindən istifadə etmək üçün “böyüdü”. Onun haqqında daha çox müzakirə edəcəyik.

Bunun nə qədər cəlbedicisi var

Konkret nümunələrə keçməzdən əvvəl gəlin dünya üzrə tədqiqatçıların bu enerji istehsalı növü ilə niyə bu qədər maraqlandıqlarını öyrənək. Onun əsas sərvəti tükənməzlik adlandırıla bilər. Çoxsaylı fərziyyələrə baxmayaraq, Günəş kimi bir ulduzun yaxın gələcəkdə sönməsi ehtimalı olduqca kiçikdir. Bu o deməkdir ki, bəşəriyyət tamamilə təbii yolla təmiz enerji əldə etmək imkanına malikdir.

Yer üzündə günəş enerjisindən istifadənin ikinci şübhəsiz üstünlüyü bu variantın ekoloji cəhətdən təmiz olmasıdır. Belə şəraitdə ətraf mühitə təsir sıfır olacaq və bu da öz növbəsində bütün dünyaya məhdud yer altı sərvətlərin daimi çıxarılması ilə açılan gələcəklə müqayisədə daha parlaq gələcək təmin edəcək.

Nəhayət, günəş enerjisindən istifadənin insanlar üçün ən az təhlükə yaratmasına xüsusi diqqət yetirilməlidir.

Həqiqətən

İndi keçək mətləbə. Bir qədər poetik adı olan "günəş enerjisi" əslində xüsusi hazırlanmış texnologiyalardan istifadə etməklə radiasiyanın elektrik enerjisinə çevrilməsini gizlədir. Bu proses bəşəriyyətin öz məqsədləri üçün son dərəcə fəal şəkildə istifadə etdiyi və olduqca uğurla istifadə etdiyi fotovoltaik elementlər tərəfindən təmin edilir.

Günəş radiasiyası

Tarixdə elə olub ki, "radiasiya" adı dünyanın öz ömrü boyu sağ qala bildiyi texnogen fəlakətlərlə bağlı müsbətdən daha çox mənfi assosiasiyalar doğurur. Buna baxmayaraq, Yerdə Günəşin enerjisindən istifadə texnologiyası onunla işləməyi təmin edir.

Əsasən,bu növ şüalanma diapazonu 2,8 və 3,0 mikron arasında olan elektromaqnit şüalanmadır.

Bəşəriyyət tərəfindən uğurla istifadə edilən Günəş spektri əslində üç növ dalğadan ibarətdir: ultrabənövşəyi (təxminən 2%), təxminən 49%-i işıq dalğalarıdır və nəhayət, eyni miqdar infraqırmızı şüalanmadadır. Günəş enerjisi az sayda digər komponentlərə malikdir, lakin onların rolu o qədər əhəmiyyətsizdir ki, onlar Yerin həyatına xüsusi təsir göstərmir.

Yerə dəyən günəş enerjisinin miqdarı

İndi bəşəriyyətin rifahı üçün istifadə olunan spektrin tərkibi müəyyən edildikdən sonra bu resursun daha bir mühüm xüsusiyyətini qeyd etmək lazımdır. Yer üzündə günəş enerjisinin istifadəsi çox perspektivli görünür, çünki o, demək olar ki, minimal emal xərcləri ilə kifayət qədər böyük miqdarda mövcuddur. Bir ulduzun buraxdığı enerjinin ümumi miqdarı son dərəcə yüksəkdir, lakin təxminən 47% Yer səthinə çatır ki, bu da yeddi yüz katrilyon kilovat-saata bərabərdir. Müqayisə üçün qeyd edək ki, yalnız bir kilovat-saat yüz vatt gücündə bir lampanın on illik işləməsini təmin edə bilər.

Günəş radiasiyasının gücü və Yerdə enerjidən istifadə, təbii ki, bir sıra amillərdən asılıdır: iqlim şəraiti, şüaların səthə düşmə bucağı, mövsüm və coğrafi yer.

Nə vaxt və nə qədər

Gündəlik günəş enerjisinin səthə düşdüyünü təxmin etmək asandırYer daim dəyişir, çünki o, planetin Günəşə münasibətdə mövqeyindən və işığın özünün hərəkətindən birbaşa asılıdır. Çoxdan məlumdur ki, günorta saatlarında şüalanma maksimum olur, səhər və axşam isə səthə çatan şüaların sayı xeyli az olur.

Əminliklə deyə bilərik ki, günəş enerjisindən istifadə ekvator zolağına mümkün qədər yaxın olan regionlarda daha məhsuldar olacaq, çünki orada ən yüksək və ən aşağı göstəricilər arasında fərq minimaldır, bu da planetin səthinə çatan maksimum radiasiya miqdarı. Məsələn, Afrikanın səhra ərazilərində radiasiyanın illik miqdarı orta hesabla 2200 kilovat-saata çatır, Kanadada və ya məsələn, Mərkəzi Avropada isə bu rəqəmlər 1000 kilovat-saatı keçmir.

Tarixdə günəş enerjisi

Mümkün qədər geniş düşünsəniz, planetimizi qızdıran böyük nurani "əhliləşdirmək" cəhdləri qədim zamanlarda, hər bir elementin ayrı bir tanrı tərəfindən təcəssüm olunduğu bütpərəstlik dövründə başlamışdır. Lakin, təbii ki, o zaman günəş enerjisindən istifadədən söhbət gedə bilməzdi - dünyada sehr hökm sürürdü.

Günəşin enerjisindən Yer üzündə istifadə mövzusu yalnız 14-cü əsrin sonu - 20-ci əsrin əvvəllərində fəal şəkildə qaldırılmağa başladı. Elmdə əsl sıçrayış 1839-cu ildə fotovoltaik effektin kəşfçisi olmağı bacaran Alexander Edmond Becquerel tərəfindən edildi. Bu mövzunun tədqiqi əhəmiyyətli dərəcədə artdı və 44 ildən sonra Çarlz Fritts ilk dəfə dizayn edə bildi.qızıl örtüklü selen əsasında modul. Yer üzündə Günəşin enerjisindən bu şəkildə istifadə az miqdarda sərbəst buraxılan elektrik enerjisi verdi - o zaman istehsalın ümumi miqdarı 1% -dən çox deyildi. Buna baxmayaraq, bütün bəşəriyyət üçün bu, elmdə əvvəllər xəyalına belə gəlməyən yeni üfüqlər açan əsl sıçrayış idi.

Albert Eynşteynin özü günəş enerjisinin inkişafına mühüm töhfə vermişdir. Müasir dünyada alimin adı daha çox onun məşhur nisbilik nəzəriyyəsi ilə əlaqələndirilir, lakin əslində o, məhz xarici fotoelektrik effekti öyrəndiyinə görə Nobel mükafatına layiq görülüb.

Bu günə qədər Yer kürəsində günəş enerjisindən istifadə texnologiyası ya sürətlə yüksəlir, ya da heç də az olmayan sürətlə azalır, lakin bu bilik sahəsi daim yeni faktlarla yenilənir və biz ümid edə bilərik ki, yaxın gələcəkdə, qarşımızda tamamilə yeni bir dünyanın qapısı açılacaq. sülh.

Təbiət bizə qarşıdır

Günəşin enerjisindən Yer kürəsində istifadə etməyin üstünlüklərindən artıq danışdıq. İndi isə təəssüf ki, heç də az olmayan bu metodun mənfi cəhətlərinə diqqət yetirək.

Coğrafi yerdən, iqlim şəraitindən və Günəşin hərəkətindən birbaşa asılı olduğu üçün kifayət qədər miqdarda günəş enerjisinin istehsalı böyük ərazi xərcləri tələb edir. Nəticə odur ki, günəş radiasiyasının istehlak və emalı sahəsi nə qədər böyükdürsə, çıxışda alacağımız ekoloji təmiz enerjinin miqdarı bir o qədər çox olur. Belə yerləşdirilməsinəhəng sistemlər müəyyən çətinliklərə səbəb olan çoxlu boş yer tələb edir.

Yer kürəsində günəş enerjisindən istifadə ilə bağlı digər problem birbaşa günün vaxtı ilə bağlıdır, çünki generasiya gecə sıfır olacaq, səhər və axşam isə son dərəcə əhəmiyyətsiz olacaq.

Əlavə risk faktoru havanın özüdür - şəraitin kəskin dəyişməsi bu növ sistemin işinə son dərəcə mənfi təsir göstərə bilər, çünki onlar tələb olunan gücün sazlanmasında çətinliklər yaradır. Müəyyən mənada istehlak və istehsalın miqdarında kəskin dəyişiklik olan vəziyyətlər təhlükəli ola bilər.

Təmiz, lakin bahalı

Yer kürəsində günəş enerjisindən istifadə baha olduğu üçün hazırda çətindir. Əsas proseslərin həyata keçirilməsi üçün lazım olan fotosellər kifayət qədər yüksək qiymətə malikdir. Təbii ki, bu cür resursdan istifadənin müsbət tərəfləri onun öz bəhrəsini verir, lakin iqtisadi baxımdan hazırda nağd pul xərclərinin tam ödənilməsi haqqında danışmağa ehtiyac yoxdur.

Lakin trenddən göründüyü kimi günəş batareyalarının qiyməti getdikcə aşağı düşür, ona görə də zamanla bu problem tamamilə həll oluna bilər.

Prosesin narahatlığı

Günəşdən enerji mənbəyi kimi istifadə etmək də çətindir, çünki resursların emalının bu üsulu kifayət qədər zəhmət tələb edir və əlverişsizdir. Radiasiyanın istehlakı və emalı birbaşa plitələrin təmizliyindən asılıdır, bu da təmin etmək olduqca problemlidir. Bundan əlavə, son dərəcəElementlərin qızdırılması da prosesə mənfi təsir göstərir, bunun qarşısını yalnız əlavə maddi xərclər tələb edən və xeyli miqdarda olan ən güclü soyutma sistemlərindən istifadə etməklə almaq olar.

Bundan əlavə, günəş kollektorlarında istifadə olunan lövhələr 30 illik aktiv işdən sonra tədricən yararsız hala düşür və günəş batareyalarının dəyəri daha əvvəl qeyd edilmişdi.

Ekoloji problem

Əvvəllər deyilirdi ki, bu cür resursdan istifadə bəşəriyyəti gələcəkdə ətraf mühitlə bağlı kifayət qədər ciddi problemlərdən xilas edə bilər. Resursların mənbəyi və son məhsul həqiqətən mümkün qədər ekoloji cəhətdən təmizdir.

Bununla belə, günəş enerjisindən istifadə, günəş kollektorlarının iş prinsipi istehsalı üçün çoxlu zəhərli maddələr: qurğuşun, arsen və ya kalium tələb edən fotoelementli xüsusi lövhələrdən istifadə etməkdir. Onların istifadəsi ətraf mühitə heç bir zərər gətirmir, lakin onların məhdud istifadə müddətini nəzərə alsaq, zaman keçdikcə lövhələrin atılması ciddi problemə çevrilə bilər.

Ətraf mühitə mənfi təsirləri məhdudlaşdırmaq üçün istehsalçılar tədricən daha ucuz qiymətə və ətraf mühitə daha az zərərli təsirə malik nazik təbəqəli vaflilərə keçirlər.

Radiasiyanın enerjiyə çevrilməsi üsulları

Bəşəriyyətin gələcəyi haqqında filmlər və kitablar demək olar ki, həmişə bizə bu prosesin təxminən eyni mənzərəsini verir, əslindəreallıqdan əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. Çevrilmənin bir neçə yolu var.

Ən çox yayılmış fotosellərin əvvəllər təsvir edilmiş istifadəsidir.

Alternativ olaraq, bəşəriyyət xüsusi səthlərin qızdırılmasına əsaslanan günəş istilik enerjisindən fəal şəkildə istifadə edir ki, bu da suyun alınan temperaturun düzgün istiqaməti ilə qızdırılmasına imkan verir. Bu prosesi mümkün qədər sadələşdirsəniz, şəxsi evlərdə yay duşları üçün istifadə edilən çənlərlə müqayisə edilə bilər.

Enerji yaratmaq üçün radiasiyadan istifadə etməyin başqa bir yolu yalnız vakuumda işləyə bilən "günəş yelkənidir". Bu cür sistem radiasiyanı kinetik enerjiyə çevirir.

Gecə generasiya çatışmazlığı problemini qismən günəş balonlu elektrik stansiyaları həll edir, onların fəaliyyəti buraxılan enerjinin yığılması və soyutma prosesinin müddəti hesabına davam edir.

Biz və günəş enerjisi

Yer kürəsində günəş və külək enerjisi mənbələrindən kifayət qədər fəal istifadə olunur, baxmayaraq ki, biz bunu çox vaxt hiss etmirik. Əvvəllər, açıq duşda suyun xalq istiləşməsi artıq qeyd edilmişdir. Əslində, bu məqsədlər üçün ən çox günəş enerjisindən istifadə olunur. Bununla belə, bir çox başqa misallar da var: demək olar ki, hər bir işıqlandırma mağazasında gün ərzində yığılan enerji sayəsində gecələr belə elektriksiz işləyə bilən anbar lampaları tapa bilərsiniz.

Fotoelementlərə əsaslanan qurğular bütün növ nasos stansiyalarında və ventilyasiya sistemlərində fəal şəkildə istifadə olunur.

Dünən, bu gün, sabah

Bəşəriyyət üçün ən vacib resurslardan biri günəş enerjisidir və ondan istifadə perspektivləri son dərəcə yüksəkdir. Bu sənaye fəal şəkildə maliyyələşdirilir, genişləndirilir və təkmilləşdirilir. İndi günəş enerjisi ən çox ABŞ-da inkişaf edib, burada bəzi regionlar ondan tam hüquqlu alternativ enerji mənbəyi kimi istifadə edirlər. Həmçinin, bu tip elektrik stansiyaları Mojave səhrasında işləyir. Digər ölkələr çoxdan ətraf mühitin çirklənməsi problemini tezliklə həll edə biləcək bu elektrik enerjisi istehsalına yönəlib.