Cum poate fi folosită energia solară? Cum poți folosi energia solară

Principiul conversiei energiei solare, aplicarea și perspectivele acesteia

Există din ce în ce mai puține surse de energie tradiționale în lume. Rezervele de petrol, gaze și cărbune se epuizează și totul se îndreaptă către faptul că, mai devreme sau mai târziu, acestea se vor epuiza. Dacă nu se găsesc surse alternative de energie până în acest moment, atunci omenirea se va confrunta cu o catastrofă. Prin urmare, în toate țările dezvoltate se desfășoară cercetări pentru a descoperi și dezvolta noi surse de energie. În primul rând, este energia solară. Din cele mai vechi timpuri, această energie a fost folosită de oameni pentru a-și ilumina casele, hrana uscată, hainele etc. Energia solară este astăzi una dintre cele mai promițătoare surse de energie alternativă. În prezent, există deja destul de multe modele care permit transformarea energiei solare în energie electrică sau termică. Industria crește și se dezvoltă treptat, dar, ca peste tot, are problemele ei. Toate acestea vor fi discutate în acest material.

Energia solară este una dintre cele mai accesibile surse regenerabile de pe Pământ. Utilizarea energiei solare în economia națională are un efect pozitiv asupra mediului, deoarece nu necesită forarea puțurilor sau dezvoltarea minelor pentru a o obține. În plus, acest tip de energie este gratuit și nu costă nimic. Desigur, există costuri asociate cu achiziționarea și instalarea echipamentelor.

Problema este că soarele este o sursă intermitentă de energie. Deci, necesită acumularea de energie și utilizarea acesteia împreună cu alte surse de energie. Principala problemă astăzi este că echipamentele moderne au o eficiență scăzută în transformarea energiei solare în energie electrică și termică. Prin urmare, toate dezvoltările au ca scop creșterea eficienței unor astfel de sisteme și reducerea costurilor acestora.

Apropo, multe resurse de pe planetă sunt derivate din energia solară. De exemplu, vântul, care este o altă sursă regenerabilă, nu ar sufla fără soare. Evaporarea apei și acumularea ei în râuri au loc și sub influența soarelui. Și apa, după cum știți, este folosită de hidroenergie. Nici biocombustibilii nu ar exista fără soare. Prin urmare, pe lângă sursa directă de energie, soarele afectează și alte zone de energie.

Soarele trimite radiații la suprafața planetei noastre. Dintr-un spectru larg de radiații, 3 tipuri de unde ajung la suprafața Pământului:

• Ușoară. Există aproximativ 49 la sută dintre ele în spectrul de emisie;
• Infraroşu. Ponderea lor este, de asemenea, de 49 la sută. Datorită acestor valuri, planeta noastră se încălzește;
• Ultraviolet. Există aproximativ 2% dintre ele în spectrul radiației solare. Sunt invizibile pentru ochii noștri.

Excursie în istorie

Cum s-a dezvoltat energia solară până astăzi? Omul s-a gândit să folosească soarele în activitățile sale încă din cele mai vechi timpuri. Toată lumea cunoaște legenda conform căreia Arhimede a ars flota inamică în apropierea orașului său Siracuza. A folosit oglinzi aprinse pentru asta. Cu câteva mii de ani în urmă, în Orientul Mijlociu, palatele domnitorilor erau încălzite de apă, care era încălzită de soare. În unele țări, am evaporat apa de mare la soare pentru a obține sare. Oamenii de știință au efectuat adesea experimente cu dispozitive de încălzire alimentate cu energie solară.

Primele modele de astfel de încălzitoare au fost produse în secolele XVII-XVII. În special, cercetătorul N. Saussure a prezentat versiunea sa a unui încălzitor de apă. Este o cutie de lemn acoperită cu un capac de sticlă. Apa din acest dispozitiv a fost încălzită la 88 de grade Celsius. În 1774, A. Lavoisier folosea lentile pentru a concentra căldura de la soare. Și au apărut și lentile care au făcut posibilă topirea locală a fontei în câteva secunde.

Bateriile care convertesc energia solară în energie mecanică au fost create de oamenii de știință francezi. La sfârșitul secolului al XIX-lea, cercetătorul O. Musho a dezvoltat un izolator care focaliza razele folosind o lentilă pe un cazan de abur. Acest cazan a fost folosit pentru a funcționa presa de tipar. În SUA, la acel moment, era posibil să se creeze o unitate alimentată cu energie solară cu o capacitate de 15 „cai”.

Multă vreme, izolatoarele au fost produse după o schemă care folosea energia soarelui pentru a transforma apa în abur. Iar energia convertită a fost folosită pentru a lucra. Primul dispozitiv care transformă energia solară în energie electrică a fost creat în 1953 în SUA. A devenit prototipul panourilor solare moderne. Efectul fotoelectric pe care se bazează munca lor a fost descoperit încă din anii 70 ai secolului al XIX-lea.

În anii treizeci ai secolului trecut, academicianul URSS A.F.Ioffe a propus utilizarea fotocelulelor semiconductoare pentru a converti energia solară. Eficiența bateriei la acel moment era mai mică de 1%. Au trecut mulți ani înainte ca celulele solare să fie dezvoltate care aveau o eficiență de 10-15 la sută. Apoi americanii au construit panouri solare moderne.

Pentru a obține mai multă putere din sistemele solare, eficiența scăzută este compensată de o suprafață crescută a fotocelulelor. Dar aceasta nu este o soluție, deoarece semiconductorii de siliciu din celulele solare sunt destul de scumpi. Pe măsură ce eficiența crește, costul materialelor crește. Acesta este principalul obstacol în calea utilizării pe scară largă a panourilor solare. Dar pe măsură ce resursele se epuizează, utilizarea lor va deveni din ce în ce mai profitabilă. În plus, cercetările pentru creșterea eficienței fotocelulelor nu se opresc.

Merită spus că bateriile pe bază de semiconductori sunt destul de durabile și nu necesită calificări pentru a le îngriji. Prin urmare, ele sunt cele mai des folosite în viața de zi cu zi. Există și centrale solare întregi. De regulă, acestea sunt create în țări cu un număr mare de zile însorite pe an. Acestea sunt Israel, Arabia Saudită, sudul SUA, India, Spania. Acum există niște proiecte absolut fantastice. De exemplu, centralele solare în afara atmosferei. Acolo, lumina soarelui nu și-a pierdut încă energie. Adică, se propune captarea radiației pe orbită și apoi transformarea acesteia în microunde. Apoi, sub această formă, energia va fi trimisă pe Pământ.

Conversia energiei solare

În primul rând, merită să vorbim despre modul în care energia solară poate fi exprimată și evaluată.

Cum poți estima cantitatea de energie solară?

Experții folosesc o valoare precum constanta solară pentru a o estima. Este egal cu 1367 wați. Aceasta este exact câtă energie de la soare cade pe un metru pătrat al planetei. Aproximativ un sfert se pierde în atmosferă. Valoarea maximă la ecuator este de 1020 wați pe metru pătrat. Luând în considerare ziua și noaptea, modificările unghiului de incidență a razelor, această valoare ar trebui redusă de încă trei ori.

Au fost exprimate diferite versiuni despre sursele de energie solară. În acest moment, experții susțin că energia este eliberată ca urmare a transformării a patru atomi de H2 într-un nucleu He. Procesul continuă cu eliberarea unei cantități semnificative de energie. Pentru comparație, imaginați-vă că energia de conversie a 1 gram de H2 este comparabilă cu cea eliberată prin arderea a 15 tone de hidrocarburi.

Metode de conversie

Deoarece știința de astăzi nu are dispozitive care funcționează cu energia solară în forma sa pură, aceasta trebuie convertită la un alt tip. În acest scop, au fost create dispozitive precum panouri solare și un colector. Bateriile transformă energia solară în energie electrică. Iar colectorul produce energie termică. Există și modele care combină aceste două tipuri. Se numesc hibrizi.

Principalele modalități de conversie a energiei solare sunt prezentate mai jos:

• fotoelectric;
• solar termic;
• aer cald;
• centrale electrice cu baloane solare.

Prima metodă este cea mai comună. Aici se folosesc panouri fotovoltaice, care produc energie electrică atunci când sunt expuse la soare. În cele mai multe cazuri, acestea sunt fabricate din silicon. Grosimea unor astfel de panouri este de zecimi de milimetru. Astfel de panouri sunt combinate în module fotovoltaice (baterii) și instalate la soare. Cel mai adesea sunt așezate pe acoperișurile caselor. În principiu, nimic nu te împiedică să le așezi pe pământ. Este necesar doar ca în jurul lor să nu existe obiecte mari, alte clădiri sau copaci care să poată arunca o umbră.

Pe lângă fotocelule, peliculele subțiri sau celulele sunt folosite pentru a genera energie electrică. Avantajul lor este grosimea lor mică, dar dezavantajul lor este eficiența redusă. Astfel de modele sunt adesea folosite în încărcătoare portabile pentru diverse gadget-uri.

Metoda de conversie termică a aerului presupune obținerea energiei din fluxul de aer. Acest flux este trimis la turbogenerator. În centralele aerostatice, sub influența energiei solare, în cilindrul aerostatului se generează vapori de apă. Suprafața balonului este acoperită cu un strat special care absoarbe lumina soarelui. Astfel de centrale electrice pot funcționa pe vreme înnorată și pe timp de noapte datorită rezervei de abur din balon.

Energia solară se bazează pe încălzirea suprafeței purtătorului de energie într-un colector special. De exemplu, aceasta ar putea fi încălzirea apei pentru un sistem de încălzire a casei. Nu numai apa, ci și aerul poate fi folosit ca lichid de răcire. Poate fi încălzit în colector și alimentat la sistemul de ventilație a locuinței.

Toate aceste sisteme sunt destul de scumpe, dar dezvoltarea și îmbunătățirea lor continuă treptat.

Avantajele și dezavantajele energiei solare

Avantaje

• Gratuit. Unul dintre principalele avantaje ale energiei solare este că nu există costuri pentru aceasta. Panourile solare sunt realizate din siliciu, care este abundent;
• Fara efecte secundare. Procesul de conversie a energiei are loc fără zgomot, emisii nocive și deșeuri și fără impact asupra mediului. Acest lucru nu se poate spune despre energia termică, hidro și nucleară. Toate sursele tradiționale dăunează sistemului de operare într-o măsură sau alta;
• Siguranță și fiabilitate. Echipamentul este durabil (rezistă până la 30 de ani). După 20-25 de ani de utilizare, fotocelulele produc până la 80 la sută din valoarea lor nominală;
• Reciclează. Panourile solare sunt complet reciclabile și pot fi folosite din nou în producție;
• Usor de intretinut. Echipamentul este destul de ușor de implementat și funcționează autonom;
• Bine adaptat pentru utilizare în case private;
• Estetică. Poate fi instalat pe acoperișul sau fațada unei clădiri fără a-i compromite aspectul;
• Bine integrat ca sisteme auxiliare de alimentare cu energie.

Viața unei persoane moderne este pur și simplu de neconceput fără energie. O pană de curent pare o catastrofă; o persoană nu își mai poate imagina viața fără transport, iar gătitul, de exemplu, mai degrabă la foc decât pe o sobă convenabilă pe gaz sau electrică este deja un hobby.

Încă folosim combustibili fosili (petrol, gaz, cărbune) pentru a genera energie. Dar rezervele lor de pe planeta noastră sunt limitate, iar ziua nu va veni azi sau mâine când se vor epuiza. Ce să fac? Răspunsul există deja - să căutați alte surse de energie, netradiționale, alternative, a căror furnizare este pur și simplu inepuizabilă.

Astfel de surse alternative de energie includ soarele și vântul.

Utilizarea energiei solare

Soare- cel mai puternic furnizor de energie. Folosim ceva datorită caracteristicilor noastre fiziologice. Dar milioane, miliarde de kilowați se irosesc și dispar când se lasă întunericul. În fiecare secundă, Soarele dă Pământului 80 de mii de miliarde de kilowați. Aceasta este de câteva ori mai mult decât produc toate centralele electrice din lume.

Imaginează-ți doar ce beneficii va aduce omenirii utilizarea energiei solare:

. Infinitul în timp. Oamenii de știință prevăd că Soarele nu se va stinge timp de câteva miliarde de ani. Și asta înseamnă că vor fi suficiente pentru viața noastră și pentru urmașii noștri îndepărtați.

. Geografie. Nu există locuri pe planeta noastră unde soarele să nu strălucească. Undeva este mai luminos, undeva este mai slab, dar Soarele este peste tot. Aceasta înseamnă că nu va fi nevoie să învăluiți Pământul într-o rețea nesfârșită de fire, încercând să livreze electricitate în colțurile îndepărtate ale planetei.

. Cantitate. Există suficientă energie solară pentru toată lumea. Chiar dacă cineva începe să stocheze nemăsurat o astfel de energie pentru o utilizare viitoare, nu va schimba nimic. Suficient pentru a încărca bateriile și a face plajă pe plajă.

. Beneficiul economic. Nu va mai trebui să cheltuiți bani pentru a cumpăra lemn de foc, cărbune sau benzină. Lumina liberă a soarelui va fi responsabilă pentru funcționarea alimentării cu apă și a mașinii, aer condiționat și televizor, frigider și computer.

. benefic pentru mediu. Defrișarea totală va deveni un lucru din trecut, nu va mai fi nevoie să încălziți cuptoare, să construiți noi uzine „Cernobîl” și „Fukushima”, să ardeți păcură și ulei. De ce să depuneți atât de mult efort în distrugerea naturii când există o sursă minunată și inepuizabilă de energie pe cer - Soarele.

Din fericire, acestea nu sunt vise. Oamenii de știință estimează că până în 2020, 15% din energia electrică din Europa va fi furnizată de lumina soarelui. Și acesta este doar începutul.

Unde se folosește energia solară?

. Panouri solare. Bateriile instalate pe acoperișul unei case nu mai surprind pe nimeni. Prin absorbția energiei soarelui, ei o transformă în electricitate. În California, de exemplu, orice proiect de casă nouă necesită utilizarea unui panou solar. Și în Olanda, orașul Herhugoward este numit „orașul Soarelui”, deoarece toate casele de aici sunt echipate cu panouri solare.

. Transport.

Deja acum, în timpul zborului autonom, toate navele spațiale se asigură cu energie electrică din energia solară.

Mașini alimentate cu energie solară. Primul model al unei astfel de mașini a fost prezentat în 1955. Și deja în 2006, compania franceză Venturi a lansat producția de serie de mașini „solare”. Caracteristicile sale sunt încă modeste: doar 110 de kilometri de călătorie autonomă și o viteză de cel mult 120 km/h. Dar aproape toți liderii mondiali din industria auto își dezvoltă propriile versiuni de mașini ecologice.

. Centrale solare.

. Gadget-uri. Există deja încărcătoare pentru multe dispozitive care funcționează la soare.

Tipuri de energie solară (centrale solare)

În prezent, au fost dezvoltate mai multe tipuri de centrale solare (SPP):

. Turn. Principiul de funcționare este simplu. O oglindă uriașă (heliostat) se rotește după soare și direcționează razele soarelui către un radiator umplut cu apă. Apoi totul se întâmplă ca într-o centrală termică convențională: apa fierbe și se transformă în abur. Aburul învârte o turbină, care alimentează un generator. Acesta din urmă generează energie electrică.

. În formă de disc. Principiul de funcționare este similar cu cel turn. Diferența constă în designul în sine. În primul rând, nu se folosește o oglindă, ci mai multe rotunde care arată ca niște farfurii uriașe. Oglinzile sunt instalate radial în jurul receptorului.

Fiecare placă SES poate avea mai multe module similare simultan.

. Fotovoltaic(folosind baterii foto).

. SES cu concentrator cilindric parabolic. O oglindă uriașă în formă de cilindru, unde un tub cu lichid de răcire (cel mai des se folosește ulei) este instalat în centrul parabolei. Uleiul se încălzește până la temperatura dorită și transferă căldură apei.

. Solar-vacuum. Terenul este acoperit cu un acoperiș de sticlă. Aerul și solul de sub el se încălzesc mai mult. O turbină specială conduce aerul cald către un turn de recepție, lângă care este instalat un generator electric. Electricitatea este generată din cauza diferențelor de temperatură.

Utilizarea energiei eoliene

Un alt tip de sursă de energie alternativă și regenerabilă este vântul. Cu cât vântul este mai puternic, cu atât produce mai multă energie cinetică. Iar energia cinetică poate fi întotdeauna convertită în energie mecanică sau electrică.

Energia mecanică generată de vânt a fost folosită de mult timp. De exemplu, la măcinarea cerealelor (mori de vânt faimoase) sau la pomparea apei.

De asemenea, se folosește energia eoliană:

În turbinele eoliene care generează energie electrică. Lamele încarcă bateria, de la care este furnizat curent convertoarelor. Aici curentul continuu este transformat în curent alternativ.

Transport. Există deja o mașină care funcționează cu energie eoliană. O instalație specială eoliană (zmeul) permite mișcarea vaselor de apă.

Tipuri de energie eoliană (centrale eoliene)

. Sol- cel mai comun tip. Astfel de parcuri eoliene sunt instalate pe dealuri sau dealuri.

. Offshore. Sunt construite în ape puțin adânci, la o distanță considerabilă de coastă. Electricitatea este furnizată pe uscat prin cabluri submarine.

. De coastă- instalat la o oarecare distanta de mare sau ocean. Fermele eoliene de coastă folosesc puterea brizelor.

. Plutitoare. Prima turbină eoliană plutitoare a fost instalată în 2008 în largul coastei Italiei. Generatoarele sunt instalate pe platforme speciale.

. Parcuri eoliene în creștere asezat la inaltime pe perne speciale din materiale neinflamabile si umplute cu heliu. Electricitatea este furnizată la sol prin cabluri.

Perspective și dezvoltare

Cele mai serioase planuri pe termen lung pentru utilizarea energiei solare sunt stabilite de China, care până în 2020 intenționează să devină lider mondial în acest domeniu. Țările CEE dezvoltă un concept care va face posibilă obținerea a până la 20% din energie electrică din surse alternative. Departamentul de Energie al SUA pune o cifră mai mică - până la 14% până în 2035. Există SES și în Rusia. Unul dintre cele mai puternice este instalat în Kislovodsk.

În ceea ce privește utilizarea energiei eoliene, iată câteva cifre. Asociația Europeană a Energiei Eoliene a publicat date care arată că centralele eoliene furnizează energie electrică în multe țări din întreaga lume. Astfel, în Danemarca, 20% din energia electrică consumată se obține prin astfel de instalații, în Portugalia și Spania - 11%, în Irlanda - 9%, în Germania - 7%.

În prezent, parcurile eoliene sunt instalate în peste 50 de țări din întreaga lume, iar capacitatea acestora crește de la an la an.

Soarele este o sursă naturală uriașă de energie. Sute de procese diferite au loc în fiecare minut în interiorul acestei bile de gaz. Fără Soare, viața pe Pământ este imposibilă, deoarece este sursa de energie pentru toate organismele vii. Toate procesele naturale pământești sunt realizate datorită energiei solare. Circulația atmosferică, ciclul apei, fotosinteza, reglarea căldurii pe planetă - toate acestea ar fi imposibile fără Soare. Utilizarea energiei solare pe Pământ este la fel de comună ca inspirația și expirarea oamenilor. Dar poate oferi omenirii și mai mult. Poate fi folosit cu succes pentru a produce energie industrială, termică sau electrică.

Potențialul energiei solare

Evoluțiile privind utilizarea energiei solare au început în secolul al XX-lea. De atunci, sute de studii au fost efectuate de oameni de știință din întreaga lume. Au demonstrat că eficiența utilizării energiei solare poate fi foarte, foarte mare. Această sursă poate furniza energie întregii planete mult mai bine decât toate resursele existente combinate. Mai mult, acest tip de energie este disponibil public și gratuit.

Valorificarea energiei solare

Rezervele de resurse naturale capabile să furnizeze energie pe Pământ sunt în scădere în fiecare zi. Prin urmare, dezvoltarea activă a diferitelor moduri de utilizare a energiei solare este în prezent în curs de desfășurare. Această resursă este o alternativă excelentă la sursele tradiționale. Prin urmare, cercetarea în acest domeniu este incredibil de importantă pentru societate.

Realizările care există în acest moment au făcut posibilă crearea unor sisteme de utilizare a energiei solare, care sunt realizate în două tipuri:

• Active (sisteme fotovoltaice, centrale solare și colectoare).
• Pasiv (alegerea materialelor de construcție și proiectarea spațiilor pentru utilizarea maximă a energiei solare).

Conversia și utilizarea energiei solare în acest mod a făcut posibilă utilizarea unei resurse inepuizabile cu productivitate ridicată și rentabilitate a investiției.

Principiul de funcționare al sistemelor pasive

Există mai multe tipuri de utilizare pasivă a energiei solare. Cele mai multe dintre ele sunt incredibil de ușor de utilizat, dar destul de eficiente. Există, de asemenea, opțiuni mai sofisticate care vă ajută să obțineți mai multe beneficii. De exemplu:

• Primul lucru care îmi vine în minte este recipientul în care este depozitată apa. Dacă o vopsiți într-o nuanță închisă, atunci în acest mod simplu energia solară va fi transformată în energie termică, iar apa se va încălzi.
• Următoarea opțiune este dincolo de puterea unei persoane obișnuite de a o face pe cont propriu, deoarece necesită o analiză scrupuloasă a unui specialist. Această tehnologie ar trebui să fie luată în considerare în etapa de proiectare și construcție a unei case. Pe baza condițiilor climatice, clădirea este proiectată în așa fel încât ea însăși să acționeze ca un colector solar. După aceea, materialele necesare sunt selectate pentru a facilita acumularea maximă a energiei solare.

Datorită acestor metode, devine posibilă utilizarea energiei solare pentru încălzirea și iluminarea spațiilor. De asemenea, astfel de evoluții contribuie la economisirea energiei. Deoarece un astfel de design poate nu numai să convertească energia solară, ci și să rețină căldura în interiorul clădirii, ceea ce poate reduce semnificativ costurile.

Modalități de utilizare activă a energiei solare

La baza acestui principiu de alimentare cu energie sunt colectoarele. Un astfel de echipament absoarbe energie și o transformă în căldură, care poate fi folosită pentru a încălzi o casă sau a încălzi apa și, de asemenea, transformă energia solară în energie electrică. Colectorii sunt folosiți pe scară largă atât industrial, cât și în zone private și agricultură.

Pe lângă colectoare, un alt echipament al sistemului activ poate fi numit panouri cu fotocelule. Acest dispozitiv vă permite să utilizați energia solară acasă și la scară industrială. Astfel de panouri sunt foarte simple, cu întreținere redusă și durabile.

Centralele solare sunt, de asemenea, o modalitate de a utiliza în mod activ energia solară. Sunt potrivite numai pentru conversia la scară largă a radiațiilor în energie termică sau electrică. În ultimii ani, au câștigat în mod semnificativ popularitate în lume, iar evoluțiile din acest domeniu fac posibilă extinderea capacităților și numărului de astfel de stații.

Vorbind despre faptul că energia solară ajută la economisirea utilizării resurselor tradiționale, este de remarcat faptul că un astfel de avantaj va fi cu adevărat util pentru persoanele care au propriile lor parcele private. Deținerea propriei locuințe face posibilă instalarea de echipamente de conversie a energiei care pot satisface, chiar dacă nu în totalitate, cel puțin o parte din nevoile dumneavoastră energetice. Acest lucru va ajuta la reducerea semnificativă a consumului de alimentare centralizată cu energie și la reducerea costurilor.

Energia solară este o sursă excelentă pentru următoarele procese:

• Incalzirea si racirea pasiva a locuintei.

Nu trebuie să uităm că Soarele încălzește deja tot ce există pe Pământ, iar casa ta nu face excepție. Prin urmare, este posibilă sporirea efectelor benefice prin efectuarea anumitor modificări în faza de construcție și folosind tehnici speciale. Astfel, veti obtine o casa cu o reglare termica mult mai confortabila fara mari investitii.

• Încălzirea apei folosind energia solară.

Utilizarea energiei solare pentru a încălzi apa este cea mai simplă și mai ieftină metodă disponibilă pentru oameni. Un astfel de echipament poate fi achiziționat la prețuri rezonabile. În același timp, aceștia se vor putea plăti singuri suficient de repede, reducând semnificativ costul furnizării centralizate de energie.

• Lumini de strada.

Acesta este cel mai simplu și mai ieftin mod de a utiliza energia solară. Dispozitivele speciale care absorb radiația solară în timpul zilei și luminează zonele noaptea sunt foarte populare printre proprietarii de case private chiar și acum.

Panoul solar, din păcate, nu este disponibil universal. Costul său este destul de mare, dar, în același timp, este o resursă de energie convenabilă și profitabilă, care poate fi utilizată cu succes în latitudinile rusești. Dar dacă situația ta financiară nu permite o achiziție atât de costisitoare, poți crea singur astfel de panouri.

Cum să o facă?

• În primul rând, veți avea nevoie de fotocelule solare. În medie, un panou va necesita aproximativ 36 de bucăți. Este mai bine să alegeți elemente pe baza de monocristale, deoarece au o eficiență mai mare și o durată de viață mai lungă.
• Panoul în sine este realizat din tablă de placaj. Din el este decupat un fund, a cărui dimensiune o determinați în funcție de numărul de fotocelule. În continuare, panoul este plasat într-un cadru format din bare.
• Apoi trebuie să faceți un substrat pe care vor fi aplicate fotocelulele. Acesta poate fi făcut din plăci de fibre.
• Apoi trebuie să faceți găurile. Asigurați-vă că sunt simetrice.
• În continuare, se efectuează procedura de vopsire și uscare, care se repetă de două ori.
• După ce substratul s-a uscat, elementele sunt așezate pe el și se efectuează lipirea. Un punct important - așezați-le cu susul în jos.
• În etapa finală, fotocelulele sunt așezate în rânduri, apoi totul este conectat în complexe. Toate acestea sunt în cele din urmă asigurate cu silicon.

În acest mod simplu, puteți crea echipamente cu propriile mâini care vă permit să utilizați energia solară în casa dvs. Cu puțin efort și răbdare, vei reuși.

Utilizarea energiei solare în Rusia

În ce stadiu de dezvoltare se află acum energia alternativă în Rusia? Din păcate, în prezent, acest lucru se întâmplă la un nivel foarte scăzut. Țara nu își realizează încă tot potențialul existent. Acest lucru este influențat destul de puternic de un astfel de aspect precum prezența unor rezerve mari de minerale care sunt utilizate pentru alimentarea tradițională cu energie.

Cu toate acestea, utilizarea cu succes a energiei solare în Rusia este posibilă. Datorită suprafeței sale uriașe, care include diferite zone climatice și topografie, țara are posibilitatea de a dezvolta în mod activ producția de energie alternativă. Cu o abordare competentă și cuprinzătoare, este posibil să se asigure un procent semnificativ din totalul aprovizionării cu energie cu ajutorul energiei solare.

În ultimii ani, oamenii de știință au fost deosebit de interesați de sursele alternative de energie. Petrolul și gazele se vor epuiza mai devreme sau mai târziu, așa că trebuie să ne gândim cum vom supraviețui în această situație acum. În Europa, turbinele eoliene sunt utilizate în mod activ, cineva încearcă să extragă energie din ocean și vom vorbi despre energia solară. La urma urmei, steaua pe care o vedem pe cer aproape în fiecare zi ne poate ajuta să salvăm și să îmbunătățim situația de mediu. Importanța soarelui pentru Pământ este greu de supraestimat - oferă căldură, lumină și permite întregii vieți de pe planetă să funcționeze. Deci, de ce să nu-i găsiți o altă utilizare?

Puțină istorie

La mijlocul secolului al XIX-lea, fizicianul Alexandre Edmond Becquerel a descoperit efectul fotovoltaic. Și până la sfârșitul secolului, Charles Fritts a creat primul dispozitiv capabil să transforme energia solară în electricitate. În acest scop, s-a folosit seleniu acoperit cu un strat subțire de aur. Efectul a fost slab, dar această invenție este adesea asociată cu începutul erei energiei solare. Unii oameni de știință nu sunt de acord cu această formulare. Ei îl numesc pe celebrul om de știință Albert Einstein, fondatorul erei energiei solare. În 1921 a primit Premiul Nobel pentru explicația sa asupra legilor efectului fotoelectric extern.

S-ar părea că energia solară este o cale promițătoare de dezvoltare. Dar există multe obstacole în calea pătrunderii sale în fiecare casă - în principal economice și de mediu. Vom afla mai jos care este costul panourilor solare, ce daune pot provoca mediului inconjurator si ce alte metode de generare a energiei exista.

Metode de salvare

Cea mai presantă sarcină asociată cu îmblânzirea energiei soarelui nu este doar primirea acesteia, ci și acumularea acesteia. Și tocmai asta este cel mai dificil. În prezent, oamenii de știință au dezvoltat doar 3 metode de îmblânzire completă a energiei solare.

Primul se bazează pe utilizarea unei oglinzi parabolice și este un pic ca să te joci cu o lupă, care este familiară tuturor încă din copilărie. Lumina trece prin lentilă, convergând într-un punct. Dacă puneți o bucată de hârtie în acest loc, va lua foc, deoarece temperatura razelor încrucișate ale soarelui este incredibil de ridicată. O oglindă parabolică este un disc concav care seamănă cu un castron de mică adâncime. Această oglindă, spre deosebire de lupă, nu transmite, ci reflectă lumina soarelui, colectând-o la un moment dat, care este de obicei îndreptată către o țeavă neagră cu apă. Această culoare este folosită pentru că absoarbe cel mai bine lumina. Apa din conducta este incalzita de razele soarelui si poate fi folosita pentru producerea de energie electrica sau pentru incalzirea caselor mici.

Încălzitor plat

Această metodă folosește un sistem complet diferit. Receptorul de energie solară arată ca o structură multistrat. Principiul funcționării sale arată astfel.

Trecând prin sticlă, razele lovesc metalul întunecat, despre care se știe că absoarbe mai bine lumina. Radiația solară se transformă în și încălzește apa, care se află sub placa de fier. Apoi totul se întâmplă ca în prima metodă. Apa încălzită poate fi folosită fie pentru încălzirea spațiilor, fie pentru a genera energie electrică. Adevărat, eficacitatea acestei metode nu este atât de mare încât să poată fi folosită peste tot.

De regulă, energia solară obținută în acest mod este căldura. Pentru a genera energie electrică, a treia metodă este mult mai des folosită.

Celule solare

Suntem cel mai familiarizați cu această metodă de obținere a energiei. Presupune folosirea diferitelor baterii sau panouri solare, care se gasesc pe acoperisurile multor case moderne. Această metodă este mai complicată decât cea descrisă anterior, dar este mult mai promițătoare. Acesta este ceea ce face posibil ca soarele să fie transformat în energie electrică la scară industrială.

Panourile speciale concepute pentru a capta razele sunt realizate din cristale de siliciu îmbogățit. Lumina soarelui care le lovește scoate electronul de pe orbită. Un altul se străduiește imediat să-i ia locul, creând astfel un lanț continuu în mișcare, care creează un curent. Dacă este necesar, este folosit imediat pentru alimentarea dispozitivelor sau acumulat sub formă de electricitate în baterii speciale.

Popularitatea acestei metode este justificată de faptul că vă permite să obțineți mai mult de 120 W de la doar un metru pătrat de baterie solară. În același timp, panourile au o grosime relativ mică, ceea ce le permite să fie amplasate aproape oriunde.

Tipuri de panouri din silicon

Există mai multe tipuri de panouri solare. Primele sunt realizate din siliciu monocristalin. Eficiența lor este de aproximativ 15%. Acestea sunt cele mai scumpe.

Eficiența elementelor din siliciu policristalin ajunge la 11%. Costă mai puțin deoarece materialul pentru ei este obținut folosind o tehnologie simplificată. Al treilea tip este cel mai economic și are o eficiență minimă. Acestea sunt panouri din siliciu amorf, adică necristalin. Pe lângă eficiența scăzută, au un alt dezavantaj semnificativ - fragilitatea.

Pentru a crește eficiența, unii producători folosesc ambele părți ale panoului solar - spate și față. Acest lucru vă permite să captați lumina în volume mari și crește cantitatea de energie primită cu 15-20%.

Producătorii autohtoni

Energia solară pe Pământ devine din ce în ce mai răspândită. Chiar și la noi sunt interesați să studieze această industrie. În ciuda faptului că dezvoltarea energiei alternative nu este foarte activă în Rusia, s-a obținut un anumit succes. În prezent, mai multe organizații sunt angajate în crearea de panouri pentru generarea energiei solare - în principal institute științifice din diverse domenii și fabrici pentru producția de echipamente electrice.

1. NPF „Quark”
2. Uzina Mecanica OJSC Kovrov.
3. Institutul rusesc de cercetare pentru electrificarea agriculturii.
4. NPO Mashinostroeniya.
5. JSC VIEN.
6. Uzina de dispozitive metalo-ceramice OJSC Ryazan.
7. Uzina experimentală JSC Pravdinsky de surse de energie „Poziție”.

Aceasta este doar o mică parte a întreprinderilor care participă activ la dezvoltarea alternativelor

Impact asupra mediului

Abandonul surselor de energie din cărbune și petrol nu se datorează doar faptului că aceste resurse se vor epuiza mai devreme sau mai târziu. Faptul este că dăunează foarte mult mediului - poluează solul, aerul și apa, contribuie la dezvoltarea bolilor la oameni și reduc imunitatea. De aceea sursele alternative de energie trebuie să fie sigure din punct de vedere al mediului.

Siliciul, care este folosit pentru a produce celule solare, este în sine sigur deoarece este un material natural. Dar după curățare, rămân deșeuri. Ele pot dăuna oamenilor și mediului dacă sunt utilizate incorect.

În plus, într-o zonă complet umplută cu panouri solare, iluminatul natural poate fi întrerupt. Acest lucru va duce la schimbări în ecosistemul existent. Dar, în general, impactul asupra mediului al dispozitivelor concepute pentru a converti energia solară este minim.

Economic

Cele mai mari costuri sunt asociate cu costul ridicat al materiilor prime. După cum am aflat deja, panourile speciale sunt create folosind siliciu. În ciuda faptului că acest mineral este larg răspândit în natură, extracția lui ridică mari provocări. Cert este că siliciul, care reprezintă mai mult de un sfert din masa scoarței terestre, nu este potrivit pentru producerea de celule solare. În aceste scopuri este potrivit doar cel mai pur material obținut industrial. Din păcate, este extrem de dificil să se obțină siliciu pur din nisip.

Prețul acestei resurse este comparabil cu uraniul utilizat în centralele nucleare. Acesta este motivul pentru care costul panourilor solare rămâne în prezent la un nivel destul de ridicat.

Tehnologii moderne

Primele încercări de a îmblânzi energia solară au apărut cu mult timp în urmă. De atunci, mulți oameni de știință au căutat în mod activ cel mai eficient echipament. Ar trebui să fie nu numai rentabil, ci și compact. Eficiența sa ar trebui să tindă la maxim.

Primii pași către un dispozitiv ideal pentru recepția și transformarea energiei solare au fost făcuți odată cu inventarea bateriilor cu siliciu. Desigur, prețul este destul de mare, dar panourile pot fi amplasate pe acoperișurile și pereții caselor, unde nu vor deranja pe nimeni. Și eficiența unor astfel de baterii este incontestabilă.

Dar cel mai bun mod de a crește popularitatea energiei solare este să o faci mai ieftină. Oamenii de știință germani au propus deja înlocuirea siliciului cu fibre sintetice care pot fi integrate în țesături sau alte materiale. Eficiența unei astfel de baterii solare nu este foarte mare. Dar o cămașă presărată cu fibre sintetice poate furniza cel puțin electricitate unui smartphone sau unui jucător. De asemenea, se lucrează în mod activ în domeniul nanotehnologiei. Este probabil ca acestea să permită soarelui să devină cea mai populară sursă de energie în acest secol. Specialiștii de la Scates AS din Norvegia au declarat deja că nanotehnologia va reduce costul panourilor solare de 2 ori.

Energie solară pentru casă

Mulți oameni probabil visează la locuințe care să se asigure de la sine: nu există dependență de încălzirea centralizată, nu există dificultăți la plata facturilor și nici un prejudiciu adus mediului. Deja acum, în multe țări, se construiesc în mod activ locuințe care consumă doar energie obținută din surse alternative. Un exemplu izbitor este așa-numita casă solară.

În timpul procesului de construcție, va necesita investiții mai mari decât cea tradițională. Dar după câțiva ani de funcționare, toate costurile vor fi recuperate - nu va trebui să plătiți pentru încălzire, apă caldă și electricitate. Într-o casă solară, toate aceste comunicații sunt legate de panouri fotovoltaice speciale amplasate pe acoperiș. Mai mult, resursele energetice astfel obținute nu sunt cheltuite doar pentru nevoile curente, ci și acumulate pentru utilizare pe timp de noapte și pe vreme înnorată.

În prezent, construcția unor astfel de case se realizează nu numai în țările apropiate de ecuator, unde este cel mai ușor să extragi energie solară. De asemenea, sunt construite în Canada, Finlanda și Suedia.

Avantaje și dezavantaje

Dezvoltarea tehnologiilor care permit utilizarea pe scară largă a energiei solare ar putea fi realizată mai activ. Dar există anumite motive pentru care acest lucru nu este încă o prioritate. După cum am spus mai sus, producția de panouri produce substanțe nocive pentru mediu. În plus, echipamentul finit conține galiu, arsenic, cadmiu și plumb.

Nevoia de reciclare a panourilor fotovoltaice ridică, de asemenea, multe întrebări. După 50 de ani de funcționare, acestea vor deveni inapte pentru serviciu și vor trebui distruse cumva. Nu va cauza acest lucru un rău colosal naturii? De asemenea, merită luat în considerare faptul că energia solară este o resursă volubilă, a cărei eficiență depinde de momentul zilei și de vreme. Și acesta este un dezavantaj semnificativ.

Dar, desigur, există avantaje. Energia solară poate fi produsă aproape oriunde pe Pământ, iar echipamentele pentru obținerea și transformarea acesteia pot fi atât de mici încât să încapă pe spatele unui smartphone. Ceea ce este, de asemenea, important este că este o resursă regenerabilă, ceea ce înseamnă că cantitatea de energie solară va rămâne aceeași timp de cel puțin mii de ani.

Perspective

Dezvoltarea tehnologiilor de energie solară ar trebui să conducă la costuri mai mici pentru crearea celulelor. Apar deja panouri de sticlă care pot fi instalate pe ferestre. Dezvoltarea nanotehnologiei a făcut posibilă inventarea unei vopsea care va fi pulverizată pe panouri solare și poate înlocui stratul de siliciu. Dacă costul energiei solare chiar scade de câteva ori, popularitatea acesteia va crește și ea de multe ori.

Crearea de panouri mici pentru uz individual va permite oamenilor să folosească energia solară în orice mediu - acasă, în mașină sau chiar în afara orașului. Datorită distribuției lor, sarcina pe rețelele electrice centralizate va fi redusă, deoarece oamenii vor putea încărca singuri electronice mici.

Experții Shell cred că până în 2040, aproximativ jumătate din energia lumii va fi generată din resurse regenerabile. Deja în Germania, consumul de energie solară este în creștere activă, iar capacitatea bateriei este de peste 35 de gigawați. De asemenea, Japonia dezvoltă activ această industrie. Aceste două țări sunt liderii în consumul de energie solară din lume. Probabil că Statele Unite li se vor alătura în curând.

Alte surse alternative de energie

Oamenii de știință continuă să se gândească la ce altceva poate fi folosit pentru a genera electricitate sau căldură. Să dăm exemple ale celor mai promițătoare surse alternative de energie.

Turbinele eoliene pot fi găsite acum în aproape toate țările. Chiar și pe străzile multor orașe rusești sunt instalate felinare care se asigură cu energie electrică folosind energia eoliană. Cu siguranță costul lor este mai mare decât media, dar în timp vor compensa această diferență.

Cu destul de mult timp în urmă, a fost inventată o tehnologie care face posibilă obținerea de energie folosind diferența de temperatură a apei de la suprafața oceanului și la adâncime. China plănuiește în mod activ să dezvolte această zonă. În următorii ani, ei plănuiesc să construiască cea mai mare centrală electrică folosind această tehnologie în largul coastei Chinei. Există și alte moduri de a folosi marea. De exemplu, în Australia plănuiesc să creeze o centrală electrică care să genereze energie din puterea curenților.

Sunt multe altele sau căldură. Dar, în comparație cu multe alte opțiuni, energia solară este o direcție cu adevărat promițătoare în dezvoltarea științei.

Soarele a făcut o treabă grozavă trimițându-și energia către noi, așa că haideți să o apreciem! O rază caldă de lumină pe fața care se afla la suprafața Soarelui în urmă cu opt minute și nouăsprezece secunde

1 . ÎNhaine uscate

Soarele a făcut o treabă grozavă trimițându-și energia către noi, așa că haideți să o apreciem! O rază caldă de lumină pe față era pe suprafața Soarelui în urmă cu opt minute și nouăsprezece secunde. Cel puțin, îl folosim pentru a usca rufele. Întrucât soarele este un reactor nuclear uriaș, spuneți-le prietenilor tăi: aveți un uscător de rufe nuclear.

2 . ÎNsRACuTȘiTb CuVOYu edla

Luați soarele și ce poate crește? Doar cu sol și lumina soarelui, putem cultiva roșii, ardei, mere, zmeură, salată verde și multe altele. Construiți sere solare care stochează căldura soarelui, astfel încât să puteți cultiva alimente chiar și în timpul iernii reci.

3 . NAGReTb VOdla

Șaptezeci de milioane de gospodării chineze folosesc soarele pentru a-și încălzi apa, așa că de ce nu? Puteți folosi un tub de vid sau o placă plată pentru a colecta căldura soarelui. Pentru o investiție de aproximativ 6.800 USD, aceste unități vor furniza 100% apă caldă vara și 40% iarna.

4 . DESPREhȘiCuTȘiTb VOdla

Dacă alimentarea cu apă locală este nesigură, puteți folosi soarele pentru a dezinfecta apa umplând sticle de plastic și lăsându-le la soare timp de cel puțin șase ore. Razele ultraviolete ale soarelui vor ucide toate bacteriile și microorganismele. Dacă locuiți lângă mare, puteți folosi energia solară pentru a vă desaliniza apa.

5 . CUOtrimiteți-văe uhleLaTRȘiheCuTVO

Instalați panouri solare pe acoperiș.

6. Pune mașina în mișcaree

Imaginați-vă o mașină care este alimentată doar de soare. Un Nissan Leaf EV de 16.000 de kilometri pe an, de exemplu, va folosi 2.000 kW de energie electrică. Un sistem fotovoltaic pe acoperișul tău va genera 2.200 kWh pe an, iar odată ce ai plătit panourile solare, energia este gratuită.

7 . Dleu dȘihaina a taO dOmA

Când proiectați o casă solară pasivă, ferestrele orientate spre sud și izolația orientată spre nord creează o masă termică pentru a stoca căldura solară. Acești pași pot reduce nevoile de încălzire cu 50 la sută. Maximizarea luminii naturale a soarelui reduce nevoia de iluminare artificială.

8. Pentru încălzirea casei

9. Gătiți mâncarea

Există diferite tipuri de aragaz solar: unele folosesc ferestre solare reflectorizante, altele folosesc discuri parabolice. Vara, îți poți face propriul uscător solar pentru fructe și legume în grădina ta.

10. Energie pentru lume

În fiecare zi, soarele emite de o mie de ori mai multă căldură în deșerturile lumii decât folosim noi. Tehnologia solară termică, folosind turnuri parabolice sau solare, poate transforma această energie în abur și apoi în electricitate. Am putea rezolva toate nevoile de energie ale lumii folosind doar cinci procente din Texas pentru energie solară termică. Deci, cine are nevoie de petrol și scurgeri de petrol?