Güneş enerjisinin Dünya'da kullanımı. Güneş enerjisinin Dünya'da kullanımına ilişkin beklentiler

2024 Yazar: Henry Conors | [email protected]. Son düzenleme: 2024-02-12 14:09

Bugün, enerji tüketimi sorunu oldukça akut - gezegenin kaynakları sonsuz değil ve varoluşu sırasında insanlık, doğanın verdiği şeyleri hemen hemen harap etti. Şu anda, rezervleri her geçen gün küçülen kömür ve petrol aktif olarak çıkarılıyor. Düşüncenin gücü, insanoğlunun geleceğe inanılmaz bir adım atmasını ve atom enerjisini kullanmasını sağladı ve bu nimetle birlikte tüm çevre için büyük bir tehlike getirdi.

Çevre sorunu daha az akut değildir - kaynakların aktif olarak çıkarılması ve daha fazla kullanılması gezegenin durumunu olumsuz etkiler, yalnızca toprakların doğasını değil, iklim koşullarını bile değiştirir.

Bu yüzden su veya rüzgar gibi doğal enerji kaynaklarına her zaman özel önem verilmiştir. Son olarak, uzun yıllar süren aktif araştırma ve geliştirmeden sonra, insanlık Dünya'da güneş enerjisinin kullanımına “büyüdü”. Daha fazla tartışacağımız konu onunla ilgili.

Bunun nesi bu kadar çekici

Belirli örneklere geçmeden önce, dünyanın dört bir yanındaki araştırmacıların bu tür enerji üretimiyle neden bu kadar ilgilendiğini öğrenelim. Ana varlığı tükenmezlik olarak adlandırılabilir. Çok sayıda hipoteze rağmen, Güneş gibi bir yıldızın yakın gelecekte sönme olasılığı son derece küçüktür. Bu, insanlığın tamamen doğal bir şekilde temiz enerji alma fırsatına sahip olduğu anlamına gelir.

Güneş enerjisini Dünya'da kullanmanın şüphesiz ikinci avantajı, bu seçeneğin çevre dostu olmasıdır. Bu koşullar altında çevre üzerindeki etki sıfır olacak ve bu da tüm dünyaya sınırlı yer altı kaynaklarının sürekli çıkarılmasıyla ortaya çıkandan çok daha parlak bir gelecek sağlayacaktır.

Son olarak, güneş enerjisi kullanımının insanlar için en az tehlike oluşturduğu gerçeğine özellikle dikkat edilmelidir.

Gerçekten

Şimdi asıl konuya gelelim. Biraz şiirsel olan "güneş enerjisi" adı, aslında özel olarak geliştirilmiş teknolojiler kullanılarak radyasyonun elektriğe dönüştürülmesini gizler. Bu süreç, insanlığın son derece aktif olarak kendi amaçları için kullandığı ve oldukça başarılı bir şekilde kullandığı fotovoltaik hücreler tarafından sağlanmaktadır.

Güneş radyasyonu

Tarihsel olarak öyle oldu ki, "radyasyon" ismi, dünyanın hayatta kalmayı başardığı insan yapımı felaketlerle bağlantılı olarak, olumlu olanlardan daha fazla olumsuz çağrışımlar uyandırır. Bununla birlikte, Güneş'in enerjisini Dünya'da kullanma teknolojisi, onunla çalışmayı sağlar.

Temelde,bu radyasyon türü, aralığı 2,8 ile 3,0 mikron arasında olan elektromanyetik radyasyondur.

İnsanlık tarafından çok başarılı bir şekilde kullanılan güneş tayfı aslında üç tip dalgadan oluşur: ultraviyole (yaklaşık %2), yaklaşık %49'u ışık dalgalarıdır ve son olarak aynı miktar kızılötesi radyasyondadır. Güneş enerjisinin az sayıda başka bileşeni vardır, ancak rolleri o kadar önemsizdir ki, Dünya'nın yaşamı üzerinde özel bir etkisi yoktur.

Dünya'ya çarpan güneş enerjisi miktarı

İnsanlığın yararına kullanılan spektrumun bileşimi belirlendiğine göre, bu kaynağın bir önemli özelliği daha belirtilmelidir. Güneş enerjisinin Dünya'da kullanımı oldukça umut verici görünüyor çünkü neredeyse minimum işlem maliyetlerinde oldukça büyük miktarlarda mevcut. Bir yıldızın yaydığı toplam enerji miktarı son derece yüksektir, ancak yaklaşık %47'si, yedi yüz katrilyon kilovat saate eşit olan Dünya yüzeyine ulaşır. Karşılaştırma için, yalnızca bir kilovat saatin, yüz watt gücündeki bir ampulün on yıllık çalışmasını sağlayabileceğini belirtelim.

Güneş'in radyasyonunun gücü ve Dünya'daki enerjinin kullanımı elbette bir dizi faktöre bağlıdır: iklim koşulları, ışınların yüzeye gelme açısı, mevsim ve coğrafi konum.

Ne zaman ve ne kadar

Yüzeye düşen günlük güneş enerjisi miktarını tahmin etmek kolaydır. Dünya sürekli değişiyor, çünkü doğrudan gezegenin Güneş'e göre konumuna ve armatürün kendisinin hareketine bağlı. Öğle saatlerinde radyasyonun maksimum olduğu, sabah ve akşam ise yüzeye ulaşan ışınların sayısının çok daha az olduğu uzun zamandır bilinmektedir.

Güneş enerjisi kullanımının ekvator şeridine mümkün olduğunca yakın bölgelerde en verimli olacağını güvenle söyleyebiliriz, çünkü en yüksek ve en düşük göstergeler arasındaki farkın minimum olduğu yer burasıdır. Gezegenin yüzeyine ulaşan maksimum radyasyon miktarı. Örneğin, çöl Afrika bölgelerinde, yıllık radyasyon miktarı ortalama 2200 kilovat saate ulaşırken, Kanada veya örneğin Orta Avrupa'da rakamlar 1000 kilovat saati geçmez.

Tarihte güneş enerjisi

Mümkün olduğunca geniş düşünürseniz, gezegenimizi ısıtan büyük ışığı "evcilleştirme" girişimleri, her bir elementin ayrı bir tanrı tarafından somutlaştırıldığı eski zamanlarda paganizm sırasında başladı. Ancak, elbette, o zaman güneş enerjisinin kullanımı söz konusu bile değildi - dünyada sihir hüküm sürüyordu.

Güneş enerjisinin Dünya'da kullanılması konusu, ancak 14. yüzyılın sonunda - 20. yüzyılın başında aktif olarak gündeme gelmeye başladı. Bilimde gerçek bir atılım, 1839'da fotovoltaik etkinin kaşifi olmayı başaran Alexander Edmond Becquerel tarafından yapıldı. Bu konunun incelenmesi önemli ölçüde arttı ve 44 yıl sonra Charles Fritts ilk kez tasarlamayı başardı. altın kaplama selenyum bazlı modül. Güneş enerjisinin Dünya'daki bu kullanımı, az miktarda serbest bırakılan elektrik verdi - o zaman toplam üretim miktarı% 1'den fazla değildi. Yine de, tüm insanlık için bu, bilimin daha önce hayal bile edilemeyen yeni ufuklarını açan gerçek bir atılımdı.

Albert Einstein'ın kendisi güneş enerjisinin gelişimine önemli bir katkı yaptı. Modern dünyada, bilim insanının adı daha çok ünlü görelilik teorisiyle ilişkilendirilir, ancak aslında, tam olarak dış fotoelektrik etkiyi incelediği için Nobel Ödülü'ne layık görüldü.

Bugüne kadar, Dünya'da güneş enerjisini kullanma teknolojisi ya hızlı yükselişler ya da daha az hızlı düşüşler yaşıyor, ancak bu bilgi dalı sürekli olarak yeni gerçeklerle güncelleniyor ve öngörülebilir gelecekte umut edebiliriz, yepyeni bir dünyanın kapısı önümüzde açılacak. barış.

Doğa bize karşı

Güneşin enerjisini Dünya'da kullanmanın avantajlarından daha önce bahsetmiştik. Şimdi bu yöntemin maalesef eksiği olmayan dezavantajlarına dikkat edelim.

Coğrafi konuma, iklim koşullarına ve Güneş'in hareketine doğrudan bağımlılık nedeniyle, yeterli miktarda güneş enerjisi üretimi büyük bölgesel maliyetler gerektirir. Sonuç olarak, güneş radyasyonunun tüketim ve işleme alanı ne kadar büyük olursa, çıktıda alacağımız çevre dostu enerji miktarı o kadar büyük olur. Bu tür yerleşimdevasa sistemler çok fazla boş alan gerektirir ve bu da belirli zorluklara neden olur.

Güneş enerjisinin Dünya'da kullanımıyla ilgili bir diğer sorun ise, üretim gece sıfır olacağından ve sabah ve akşam son derece önemsiz olacağından, günün saatiyle doğrudan ilişkilidir.

Ek bir risk faktörü havanın kendisidir - koşullardaki ani değişiklikler bu tür bir sistemin çalışması üzerinde son derece olumsuz bir etkiye sahip olabilir, çünkü bunlar gerekli gücün hatalarını gidermede zorluklara neden olur. Bir anlamda, tüketim ve üretim miktarında keskin bir değişiklik olan durumlar tehlikeli olabilir.

Temiz ama pahalı

Güneş enerjisinin dünya üzerinde kullanımı şu anda yüksek maliyeti nedeniyle zor. Ana proseslerin uygulanması için gerekli olan fotosellerin maliyeti oldukça yüksektir. Tabii ki, bu tür bir kaynağı kullanmanın olumlu yönleri, bunun karşılığını veriyor, ancak ekonomik açıdan, şu anda nakit maliyetlerin tam olarak geri ödenmesi hakkında konuşmaya gerek yok.

Ancak, trendin gösterdiği gibi, güneş pillerinin fiyatı giderek düşüyor, bu yüzden zamanla bu sorun tamamen çözülebilir.

Sürecin rahatsızlığı

Güneşin bir enerji kaynağı olarak kullanılması da zordur çünkü kaynakları işlemenin bu yöntemi oldukça zahmetli ve elverişsizdir. Radyasyonun tüketimi ve işlenmesi, sağlanması oldukça sorunlu olan plakaların temizliğine doğrudan bağlıdır. Ayrıca, son dereceElemanların ısınması da süreci olumsuz etkiler, bu da ancak en güçlü soğutma sistemleri kullanılarak önlenebilir, ek malzeme maliyetleri ve önemli maliyetler gerektirir.

Ayrıca güneş kollektörlerinde kullanılan plakalar, 30 yıllık aktif çalışmanın ardından giderek kullanılamaz hale geliyor ve güneş pillerinin maliyeti daha önce belirtilmişti.

Çevre sorunu

Daha önce bu tür kaynakların kullanımının insanlığı gelecekte çevre ile ilgili oldukça ciddi sorunlardan kurtarabileceği söylenmişti. Kaynakların kaynağı ve nihai ürün, gerçekten mümkün olduğunca çevre dostudur.

Yine de güneş enerjisinin kullanımı, güneş kollektörlerinin çalışma prensibi, üretimi çok fazla toksik madde gerektiren fotoselli özel plakalar kullanmaktır: kurşun, arsenik veya potasyum. Kullanımları çevreye herhangi bir zarar vermez, ancak sınırlı ömürleri nedeniyle zamanla plakaların atılması ciddi bir sorun haline gelebilir.

Çevre üzerindeki olumsuz etkiyi sınırlamak için üreticiler yavaş yavaş daha düşük maliyetli ve çevreye daha az zararlı etkisi olan ince film gofretlere geçiyor.

Radyasyonu enerjiye dönüştürme yöntemleri

İnsanlığın geleceğiyle ilgili filmler ve kitaplar neredeyse her zaman bize bu sürecin yaklaşık olarak aynı resmini verir, ki aslında bu,gerçeklikten önemli ölçüde farklı olabilir. Dönüştürmenin birkaç yolu vardır.

En yaygın olanı, fotosellerin daha önce açıklanan kullanımıdır.

Alternatif olarak, insanlık, elde edilen sıcaklığın doğru yönü ile suyun ısıtılmasını sağlayan özel yüzeylerin ısıtılmasına dayalı güneş termal enerjisini aktif olarak kullanıyor. Bu işlemi olabildiğince basitleştirirseniz, özel evlerde yaz duşları için kullanılan tanklarla karşılaştırılabilir.

Radyasyonu enerji üretmek için kullanmanın bir başka yolu da yalnızca boşlukta çalışabilen "güneş yelkeni"dir. Bu tür bir sistem radyasyonu kinetik enerjiye dönüştürür.

Gece üretim eksikliği sorunu, açığa çıkan enerjinin birikmesi ve soğutma işleminin süresi nedeniyle işletmesi devam eden güneş balonu santralleri ile kısmen çözülmektedir.

Biz ve güneş enerjisi

Dünyadaki güneş ve rüzgar enerjisi kaynakları oldukça aktif kullanılmaktadır, ancak bunu çoğu zaman fark etmemekteyiz. Daha önce, açık hava duşunda suyun geleneksel şekilde ısıtılmasından zaten söz edilmişti. Aslında, çoğu zaman güneş enerjisi bu amaçlar için kullanılır. Ancak daha pek çok örnek var: Hemen hemen her aydınlatma mağazasında gün içinde biriken enerji sayesinde geceleri bile elektriksiz çalışabilen ampuller bulabilirsiniz.

Fotosel bazlı tesisatlar her türlü pompa istasyonu ve havalandırma sistemlerinde aktif olarak kullanılmaktadır.

Dün, bugün, yarın

İnsanlık için en önemli kaynaklardan biri güneş enerjisidir ve kullanım beklentileri son derece yüksektir. Bu endüstri aktif olarak finanse edilmekte, genişletilmekte ve geliştirilmektedir. Şimdi güneş enerjisi, bazı bölgelerin onu tam teşekküllü bir alternatif güç kaynağı olarak kullandığı Amerika Birleşik Devletleri'nde en gelişmiş durumda. Ayrıca Mojave Çölü'nde bu tip enerji santralleri çalışır. Diğer ülkeler uzun zamandır çevre kirliliği sorununu çözebilecek bu tür elektrik üretimine yöneldiler.