Күн энергиясын Жерде колдонуу. Жерде кун энергиясын пайдалануунун перспективалары

2024 Автор: Henry Conors | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-02-12 10:18

Бүгүнкү күндө энергияны керектөө маселеси абдан курч турат - планетанын ресурстары чексиз эмес жана анын бар мезгилинде адамзат табият берген нерселерди кыйратты. Учурда көмүр жана мунай казылып алынууда, анын запасы күн сайын азайып баратат. Ойдун күчү адамзатка келечекке укмуштуудай кадам таштоого жана атом энергиясын колдонууга мүмкүндүк берди, бул жакшылык менен бирге бүткүл айлана-чөйрөгө чоң коркунуч алып келди.

Экология маселеси дагы курч эмес - ресурстарды активдүү казып алуу жана аларды андан ары пайдалануу жердин абалына терс таасирин тийгизип, топурактардын табиятын гана эмес, жада калса климаттык шарттарды да өзгөртөт.

Ошондуктан суу же шамал сыяктуу табигый энергия булактарына өзгөчө көңүл бурулуп келген. Акыр-аягы, көп жылдык жигердүү изилдөө жана иштеп чыгуулардан кийин, адамзат Жерде күн энергиясын колдонууга "чоңойгон". Ал жөнүндө биз андан ары талкуулайбыз.

Мунун эмнеси мынчалык жагымдуу

Конкреттүү мисалдарга өтүүдөн мурун, келгиле, дүйнө жүзүндөгү изилдөөчүлөр эмне үчүн энергия өндүрүүнүн бул түрүнө мынчалык кызыкдар экенин билели. Анын негизги байлыгы түгөнгүс деп атоого болот. Көптөгөн гипотезаларга карабастан, Күн сыяктуу жылдыздын жакынкы келечекте өчүп калуу ыктымалдыгы өтө аз. Бул адамзатта таза энергияны толугу менен табигый жол менен алуу мүмкүнчүлүгү бар дегенди билдирет.

Жер бетинде күн энергиясын колдонуунун экинчи талашсыз артыкчылыгы бул варианттын экологиялык тазалыгы. Мындай шарттарда айлана-чөйрөгө тийгизген таасири нөлгө барабар болот, бул өз кезегинде бүткүл дүйнөгө чектелген жер астындагы ресурстарды тынымсыз казып алуу менен ачылган келечекке караганда алда канча жаркын келечекти камсыз кылат.

Акыры, өзгөчө көңүл буруу керек, күн энергиясын колдонуу адамдарга эң аз коркунуч туудурат.

Чынында

Эми сөзгө келели. "Күн энергиясы" деген поэтикалык аталыш чындыгында атайын иштелип чыккан технологияларды колдонуу менен радиациянын электр энергиясына айланышын жашырат. Бул процессти адамзат өз максаттары үчүн абдан жигердүү колдонуп жаткан фотоэлектр клеткалары камсыз кылат жана ийгиликтүү.

Күн радиациясы

Тарыхый жактан ушундай болгон: «радиация» зат атоочунун позитивдүү эмес, терс ассоциацияларды пайда кылганы, дүйнө өз өмүрүндө жашап кете алган техногендик кырсыктарга байланыштуу. Ошого карабастан, Жерде Күндүн энергиясын пайдалануу технологиясы аны менен иштөөнү камсыз кылат.

Негизинен,нурлануунун бул түрү электромагниттик нурлануу болуп саналат, анын диапазону 2,8 жана 3,0 микрондун ортосунда.

Адамзат ушунчалык ийгиликтүү колдонгон Күн спектри чындыгында толкундардын үч түрүнөн турат: ультрафиолет (болжол менен 2%), 49%ке жакыны жарык толкундары жана акырында, ошол эле көлөм инфракызыл нурланууда. Күн энергиясы аз сандагы башка компоненттерге ээ, бирок алардын ролу ушунчалык аз болгондуктан, алар Жердин жашоосуна өзгөчө таасирин тийгизбейт.

Жерге тийген күн энергиясынын көлөмү

Адамзаттын жыргалчылыгы үчүн колдонулган спектрдин курамы аныкталгандан кийин, бул ресурстун дагы бир маанилүү өзгөчөлүгүн белгилей кетүү керек. Жерде күн энергиясын пайдалануу абдан келечектүү көрүнөт, анткени ал дээрлик минималдуу кайра иштетүү чыгымдары менен абдан чоң өлчөмдө бар. Жылдыз чыгарган энергиянын жалпы көлөмү өтө чоң, бирок болжол менен 47% Жер бетине жетет, бул жети жүз квадриллион киловатт-саатка барабар. Салыштыруу үчүн, жүз ватт кубаттуулуктагы лампочканын он жылдык иштөөсүн бир киловатт-саат гана камсыз кыла аларын белгилейбиз.

Күн радиациясынын күчү жана Жердеги энергиянын колдонулушу, албетте, бир катар факторлорго: климаттык шарттарга, нурлардын жер бетине түшүү бурчуна, мезгилге жана географиялык абалга жараша болот.

Качан жана канча

Күн энергиясынын күнүмдүк көлөмү жер бетине түшүп жатканын болжолдоо оңойЖер дайыма өзгөрүп турат, анткени ал түздөн-түз Күнгө карата планетанын абалына жана жарыктын кыймылына көз каранды. Түштө радиация максималдуу, ал эми эртең менен жана кечинде жер бетине келген нурлардын саны алда канча аз болору мурдатан белгилүү.

Күн энергиясын пайдалануу экватордук тилкеге мүмкүн болушунча жакын аймактарда эң жемиштүү болот деп ишенимдүү айта алабыз, анткени дал ошол жерде эң жогорку жана эң төмөнкү көрсөткүчтөрдүн айырмасы минималдуу, бул планетанын бетине жеткен радиациянын максималдуу көлөмү. Мисалы, Африканын чөлдүү аймактарында радиациянын жылдык көлөмү орточо эсеп менен 2200 киловатт-саатка жетет, ал эми Канадада же, мисалы, Борбордук Европада бул көрсөткүч 1000 киловатт-сааттан ашпайт.

Күн энергиясы тарыхта

Эгер мүмкүн болушунча кененирээк ойлонсоңуз, планетабызды жылыткан улуу жарыкты «таңдоо» аракети байыркы убакта бутпарастык доорунда, ар бир элемент өзүнчө кудай менен камтылган кезде башталган. Бирок, албетте, анда күн энергиясын пайдалануу сөз болгон эмес – дүйнөдө сыйкыр өкүм сүргөн.

Күндүн энергиясын Жерде колдонуу темасы 14-кылымдын аягы – 20-кылымдын башында гана активдүү көтөрүлө баштаган. Илимдеги чыныгы ачылышты 1839-жылы фотоэлектрдик эффекттин ачуучусу болууга жетишкен Александр Эдмонд Беккерел жасаган. Бул теманы изилдөө кыйла көбөйүп, 44 жылдан кийин Чарльз Фритс биринчи жолу долбоорлой алган.алтын жалатылган селендин негизинде модул. Жердеги Күндүн энергиясын мындай колдонуу азыраак электр энергиясын чыгарган - өндүрүштүн жалпы көлөмү анда 1% дан ашпаган. Ошого карабастан, бүткүл адамзат үчүн бул илимдин жаңы горизонтторун ачкан чыныгы ачылыш болду, буга чейин кыялдана да кирбеген.

Альберт Эйнштейн өзү күн энергиясын өнүктүрүүгө чоң салым кошкон. Заманбап дүйнөдө окумуштуунун ысымы көбүнчө анын атактуу салыштырмалуулук теориясы менен байланыштуу, бирок чындыгында ал тышкы фотоэффектти изилдегени үчүн так Нобель сыйлыгына татыктуу болгон.

Бүгүнкү күнгө чейин жер бетинде күн энергиясын колдонуу технологиясы же тездик менен көтөрүлүп, же андан кем эмес ылдам төмөндөп жатат, бирок билимдин бул тармагы дайыма жаңы фактылар менен жаңыланып турат жана биз жакынкы келечекте, биздин алдыбызда таптакыр жаңы дүйнөнүн эшиги ачылат. тынчтык.

Табигат бизге каршы

Биз Жерде Күндүн энергиясын пайдалануунун артыкчылыктары жөнүндө жогоруда айтканбыз. Эми бул ыкманын кемчиликтерине көңүл буралы, тилекке каршы, алардан кем эмес.

Географиялык абалга, климаттык шарттарга жана Күндүн кыймылына түз көз каранды болгондуктан, күн энергиясын жетиштүү көлөмдө өндүрүү чоң аймактык чыгымдарды талап кылат. Жыйынтык: күн радиациясын керектөө жана кайра иштетүү аянты канчалык чоң болсо, биз өндүрүштө экологиялык жактан таза энергиянын көлөмү ошончолук көп болот. Мындайларды жайгаштыруучоң системалар көп бош орун талап кылат, бул белгилүү бир кыйынчылыктарды жаратат.

Жердеги күн энергиясын колдонууга байланыштуу дагы бир көйгөй сутканын убактысына түздөн-түз байланыштуу, анткени генерация түнкүсүн нөлгө барабар, ал эми эртең менен жана кечинде өтө азыраак болот.

Кошумча тобокелдик фактору болуп аба ырайынын өзү саналат - шарттардын кескин өзгөрүшү бул системанын иштешине өтө терс таасирин тийгизиши мүмкүн, анткени алар талап кылынган кубаттуулукту оңдоодо кыйынчылыктарды жаратат. Кандайдыр бир мааниде керектөө жана өндүрүш көлөмүнүн кескин өзгөрүшү коркунучтуу болушу мүмкүн.

Таза, бирок кымбат

Күн энергиясын Жерде пайдалануу азыркы учурда анын кымбаттыгынан улам кыйын. негизги жараяндарды ишке ашыруу үчүн зарыл болгон photocells бир кыйла жогорку наркы бар. Албетте, мындай ресурсту пайдалануунун оң жактары аны актайт, бирок экономикалык көз караштан алганда, учурда накталай чыгымдардын толук акталуусу жөнүндө сөз кылуунун кажети жок.

Бирок, тенденция көрсөткөндөй, күн батареяларынын баасы акырындык менен төмөндөөдө, андыктан убакыттын өтүшү менен бул көйгөйдү толугу менен чечүүгө болот.

Процесстин ыңгайсыздыгы

Күндү энергиянын булагы катары пайдалануу да кыйын, анткени ресурстарды иштетүүнүн бул ыкмасы кыйла түйшүктүү жана ыңгайсыз. Радиацияны керектөө жана кайра иштетүү плиталардын тазалыгынан түздөн-түз көз каранды, аны камсыз кылуу абдан көйгөйлүү. Мындан тышкары, абданЭлементтердин ысытуу процессине терс таасирин тийгизет, мунун алдын алууга эң күчтүү муздатуу системаларын колдонуу менен гана бөгөт коюуга болот, бул кошумча материалдык чыгымдарды жана олуттуу чыгымдарды талап кылат.

Мындан тышкары, күн коллекторлорунда колдонулган плиталар 30 жылдык жигердүү иштөөдөн кийин бара-бара жараксыз болуп, күн батареяларынын баасы жогоруда айтылган.

Экологиялык маселе

Буга чейин мындай ресурсту колдонуу келечекте адамзатты курчап турган чөйрөгө байланыштуу олуттуу көйгөйлөрдөн куткара алат деп айтылган. Ресурстардын булагы жана акыркы продукт мүмкүн болушунча экологиялык жактан таза.

Ошентсе да, күн энергиясын пайдалануу, күн коллекторлорунун иштөө принциби фотоэлементтери бар атайын плиталарды колдонуу болуп саналат, аларды жасоо үчүн көптөгөн уулуу заттар: коргошун, мышьяк же калий талап кылынат. Аларды колдонуу айлана-чөйрөгө эч кандай зыян келтирбейт, бирок алардын чектелген колдонуу мөөнөтүн эске алганда, убакыттын өтүшү менен плиталарды жок кылуу олуттуу көйгөйгө айланышы мүмкүн.

Айлана-чөйрөгө терс таасирин чектөө үчүн өндүрүүчүлөр акырындык менен баасы төмөн жана айлана-чөйрөгө зыяны азыраак жука пленкалуу пластинкаларга өтүп жатышат.

Радиацияны энергияга айландыруу ыкмалары

Адамзаттын келечеги тууралуу тасмалар жана китептер дээрлик дайыма бизге бул процесстин болжолдуу элесин берет, ал чындыгындареалдуулуктан олуттуу айырмаланышы мүмкүн. Конверсиянын бир нече жолу бар.

Эң кеңири таралганы фотоэлементтердин мурда сүрөттөлгөн колдонулушу.

Альтернатива катары адамзат сууну алынган температуранын туура багыты менен жылытууга мүмкүндүк берген атайын беттерди жылытууга негизделген күндүн жылуулук энергиясын активдүү колдонууда. Эгер бул процессти мүмкүн болушунча жөнөкөйлөштүрсөңүз, аны жеке үйлөрдө жайкы душ үчүн колдонулган резервуарларга салыштырууга болот.

Энергияны өндүрүү үчүн радиацияны колдонуунун дагы бир жолу – бул вакуумда гана иштей турган "күн парусу". Мындай система нурланууну кинетикалык энергияга айландырат.

Түнкү генерациянын жетишсиздиги көйгөйүн жарым-жартылай күн шары электр станциялары чечет, алардын иштөөсү бөлүнүп чыккан энергиянын топтолушу жана муздатуу процессинин узактыгынын эсебинен уланууда.

Биз жана күн энергиясы

Жердеги күн жана шамал энергиясынын ресурстары абдан активдүү колдонулат, бирок биз муну көп байкабайбыз. Буга чейин ачык душта сууну элдик жылытуу буга чейин айтылган. Чынында, бул максаттар үчүн көбүнчө күн энергиясы колдонулат. Бирок, башка көптөгөн мисалдар бар: дээрлик ар бир жарык берүүчү дүкөндөн күндүз чогулган энергиянын аркасында түнкүсүн да электр жарыгысыз иштей турган сактоо лампаларын таба аласыз.

Фотоэлементтерге негизделген орнотуулар бардык типтеги насостук станцияларда жана вентиляция системаларында активдүү колдонулат.

Кечээ, бүгүн, эртең

Адамзат үчүн эң маанилүү ресурстардын бири бул күн энергиясы жана аны пайдалануунун перспективалары өтө жогору. Бул тармак активдүү каржыланып, кеңейтилип, өркүндөтүлүп жатат. Азыр күн энергиясы Америка Кошмо Штаттарында эң өнүккөн, ал жерде кээ бир аймактар аны толук кандуу альтернативдүү энергия булагы катары колдонушат. Ошондой эле, бул типтеги электр станциялары Мохаве чөлүндө иштейт. Башка өлкөлөр электр энергиясын өндүрүүнүн бул түрүнө эбактан бери багыт алышкан, бул жакында айлана-чөйрөнү булгоо маселесин чечиши мүмкүн.