الطاقة الشمسية - وهذا ... عن طريق الألواح الشمسية

في السنوات الأخيرة، والعلماء مهتمون بشكل خاص في مصادر الطاقة البديلة. والنفط والغاز تنتهي عاجلا أم آجلا، لذلك نفكر كيف نحن ذاهبون إلى البقاء على قيد الحياة في هذه الحالة، من الضروري الآن. في أوروبا، وتستخدم توربينات الرياح على نطاق واسع، الذي يحاول استخراج الطاقة من المحيطات، ونحن نتحدث عن الطاقة الشمسية. بعد كل شيء، إذا النجم الذي نراه كل يوم تقريبا في السماء، يمكن أن تساعدنا في الحفاظ على الموارد غير المتجددة وتحسين البيئة. لا يمكن المبالغة في تقدير قيمة الشمس إلى الأرض - أنه يعطي الحرارة والضوء، ويسمح للوظيفة جميع أشكال الحياة على كوكب الأرض. فلماذا لا نجده تطبيق آخر؟

القليل من التاريخ

في الفيزياء منتصف القرن 19 اكتشف الكسندر ادمون Bekkerel تأثير الضوئية. وبحلول نهاية القرن وضعت تشارلز فريتس أول جهاز قادر على معالجة الطاقة الشمسية إلى كهرباء. كنا السيلينيوم المغلفة بطبقة رقيقة من الذهب. وكان تأثير ضعيف، لكنه غالبا ما يرتبط هذا الاختراع مع بداية عصر الطاقة الشمسية. بعض العلماء لا يتفقون مع هذه الصيغة. ودعوا مؤسس عصر الطاقة الشمسية عالم الشهرة العالمية ألبرتا Eynshteyna. في عام 1921 حصل على جائزة نوبل للشرحه لقوانين التأثير الكهروضوئي الخارجي.

ويبدو أن الطاقة الشمسية - وهذا هو وسيلة واعدة للتنمية. ولكن هناك العديد من العقبات من أجل أن تناسبها في كل بيت - أساسا الاقتصادية والبيئية. ما هو مدرج في تكلفة الألواح الشمسية، وكم الضرر الذي يمكن أن يسبب البيئة وماذا هناك طرق لتوليد الطاقة، ونحن نتعلم في وقت لاحق.

تراكم طرق

المهمة الأكثر إلحاحا المرتبطة تدجين الطاقة من الشمس، ليس فقط للحصول على ذلك، ولكن تراكم. وهذا هو الأكثر صعوبة. حاليا، وقد طور العلماء سوى 3 طرق لتدجين الكامل للطاقة الشمسية.

ويستند أولا على استخدام مرآة مكافئ وقليلا مثل اللعب مع عدسة مكبرة، والذي هو مألوف للجميع من الطفولة. يمر الضوء من خلال العدسة، وجمع عند نقطة واحدة. إذا وضعت قطعة من الورق، وسوف تضيء كما عبرت درجة حرارة أشعة الشمس مرتفعة بشكل لا يصدق في هذا المكان. مرآة مكافئ هو قرص مقعر، تشبه وعاء الضحلة. هذه المرآة، على عكس المكبر لا ينقل إلا أنها تعكس أشعة الشمس جمع مثل هذه المعلومات في وقت واحد، وهو من إخراج عموما إلى أنابيب المياه السوداء. ويستخدم هذا اللون لأنه أفضل يمتص الضوء. الماء في أنبوب تحت تأثير أشعة الشمس مع ارتفاع درجات الحرارة، ويمكن استخدامها لتوليد الكهرباء أو للتدفئة المنازل الصغيرة.

سخان شقة

يستخدم هذا الأسلوب نظام مختلف تماما. استقبال الطاقة الشمسية يشبه هيكل متعدد الطبقات. مبدأ عملها على النحو التالي.

تمر عبر الزجاج، والأشعة تقع على المعدن مظلمة والذي يعرف أن تكون أفضل يمتص الضوء. يتم تحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة حرارية ، وتسخن الماء، الذي هو تحت صفيحة الحديد. وعلاوة على ذلك، ويحدث كل ذلك في الأسلوب الأول. والماء الساخن يمكن أن تستخدم إما للتدفئة أو لإنتاج الطاقة الكهربائية. ومع ذلك، فإن فعالية هذه الطريقة ليست عالية بما يكفي لاستخدامها في كل مكان.

عادة، وبالتالي الحصول على الطاقة الشمسية - هو دافئ. للحصول على الكهرباء هو أكثر عرضة لاستخدام أسلوب الثالث.

الخلايا الشمسية

معظمنا معتادا على مثل هذه المصادر من الطاقة. أنه ينطوي على استخدام البطاريات المختلفة أو الألواح الشمسية، والتي يمكن العثور عليها على أسطح العديد من المنازل اليوم. معقد مثل هذا الأسلوب هو موضح سابقا، ولكن واعدة أكثر من ذلك بكثير. أنه هو الذي يعطيك القدرة على تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء على نطاق صناعي.

لوحات خاصة تهدف إلى التقاط أشعة المصنوعة من بلورات السيليكا الغنية. ضوء الشمس الساقط عليها، يقرع الإلكترون من المدار. في مكانه، وتسعى على الفور آخر، وبالتالي الحصول على سلسلة الانتقال مستمرة، مما يخلق الحالية. يتم استخدامه على الفور إذا لزم الأمر لتوفير الأجهزة أو تخزينها في شكل الكهرباء في بطاريات خاصة.

شعبية هذا الأسلوب استنادا إلى حقيقة أنه يسمح لك للحصول على أكثر من 120 واط مع واحد فقط متر مربع من الألواح الشمسية. في هذه الحالة تكون للفريقين سمك صغير نسبيا، مما يسمح لهم وضع أي مكان تقريبا.

أنواع من ألواح السيليكون

وهناك عدة أنواع من الخلايا الشمسية. أول تتم باستخدام السيليكون الكريستال واحد. كفاءتها ما يقرب من 15٪. هذه الألواح الشمسية هي الأكثر تكلفة.

كفاءة الخلايا المصنوعة من السيليكون متعدد الكريستالات، يبلغ 11٪. أنها أقل تكلفة مثل المادة لأجل يتم الحصول عليها عن طريق تقنية مبسطة. النوع الثالث هو الأكثر اقتصادا ولديها الحد الأدنى من الكفاءة. هذا الفريق من السيليكون غير المتبلور، وهذا هو غير البلورية. بالإضافة إلى ضعف الأداء، لديهم عيب رئيسي واحد - هشاشة.

بعض الشركات المصنعة لزيادة الكفاءة وتشمل كلا الجانبين من الألواح الشمسية - الخلفي والأمامي. هذا يسمح لك للقبض على ضوء بكميات كبيرة، ويزيد من كمية الطاقة التي تنتجها 15-20٪.

المصنعين المحليين

الطاقة الشمسية في العالم أصبحت أكثر شيوعا. حتى في بلادنا ونحن مهتمون بمعرفة هذه الصناعة. على الرغم من أن روسيا لم تكن نشطة للغاية هو تطوير الطاقة البديلة، وقد تحقق بعض التقدم. حاليا، وإنشاء لوحات للطاقة الشمسية يستغرق بضع المنظمات - ومعظمهم من المؤسسات الأكاديمية من مختلف الأنواع، ومصانع لإنتاج المعدات الكهربائية.

1. SPF "كوارك".
2. JSC "مصنع الميكانيكية كوفروف".
3. جميع الروسية معهد بحوث كهربة الزراعة.
4. بناء آلة NPO.
5. AO فيان.
6. JSC "ريازان مصنع للأجهزة المعدنية الخزفية".
7. JSC Pravdinsky المصادر النباتية التجريبية من تيار "ايجابية".

هذه ليست سوى جزء صغير من الشركات، القيام بدور فاعل في تطوير الطاقة البديلة في روسيا.

تأثير على البيئة

رفض مصادر الفحم والطاقة النفطية غير متصل فقط مع حقيقة أن هذه الموارد عاجلا أو آجلا سوف ينفد. حقيقة أنها ضارة جدا على البيئة - تلوث التربة والهواء والماء، والمساهمة في تطور الأمراض في الإنسان والحد من الحصانة. هذا هو السبب في مصادر بديلة للطاقة يجب أن تكون آمنة من الناحية البيئية.

السيليكون، والذي يستخدم لإنتاج الخلايا الشمسية في حد ذاته غير آمن، لأنها مادة طبيعية. ولكن بعد تنظيف أنها لا تزال النفايات. ويمكن أن تسبب ضرر للإنسان والبيئة إذا ما استخدمت بشكل غير صحيح.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن الموقع هو تشوش تماما مع الألواح الشمسية، قد تعطل الإضاءة الطبيعية. وسيؤدي ذلك إلى التغيرات في النظام البيئي القائم. ولكن بصفة عامة، وتأثير ذلك على البيئة من الأجهزة لتحويل الطاقة الشمسية هو الحد الأدنى.

اقتصاد

أكبر تكلفة إنتاج الخلايا الشمسية ترتبط مع ارتفاع تكلفة المواد الخام. كما رأينا، يتم إنشاء لوحات خاصة باستخدام السيليكون. على الرغم من أن هذا المعدن يتم توزيع على نطاق واسع في الطبيعة، مع فريسته مرتبطة مشكلة كبيرة. والحقيقة أن السيليكون، التي هي أكثر من ربع من كتلة القشرة الأرضية، ليست مناسبة لإنتاج الخلايا الشمسية. لهذا الغرض، ومناسبة المواد فقط النقية التي تم الحصول عليها عن طريق وسائل الصناعية. للأسف، من الرمال للحصول على السيليكون النقي إشكالية للغاية.

بالنسبة للسعر هذا المورد غير قابلة للمقارنة مع ويستخدم اليورانيوم في محطات الطاقة النووية. وهذا هو السبب وراء بقاء تكلفة الخلايا الشمسية حاليا على مستوى عال إلى حد ما.

التكنولوجيا الحديثة

المحاولات الأولى لترويض الطاقة الشمسية هناك لفترة طويلة. ومنذ ذلك الحين، ويشارك العديد من الباحثين بنشاط في البحث عن المعدات الأكثر كفاءة. يجب أن يكون ليس فقط قادرة على المنافسة اقتصاديا، ولكن أيضا المضغوط. كفاءتها يجب أن تسعى إلى الحد الأقصى.

تم اتخاذ الخطوات الاولى لوسيلة مثالية لاستقبال وتحويل الطاقة الشمسية إلى اختراع بطاريات السيليكون. بطبيعة الحال، فإن السعر مرتفع جدا، ولكن لوحات يمكن أن توضع على أسطح وجدران المنازل، حيث أنها لن تتداخل مع أي شخص. كفاءة هذه البطاريات لا يمكن إنكارها.

ولكن أفضل طريقة لزيادة شعبية للطاقة الشمسية - جعلها أرخص. وقد اقترح العلماء الألمان بالفعل استبدال السيليكون والألياف الاصطناعية، والتي يمكن دمجها في النسيج وغيرها من المواد. كفاءة مثل هذه الخلايا الشمسية ليست عالية جدا. لكن قميص تتخللها الألياف الصناعية يمكن، على الأقل، لتوفير الكهرباء إلى الهاتف الذكي أو مشغل. تعمل بنشاط في مجال تكنولوجيا النانو. ربما، أنها سوف تسمح لأشعة الشمس لتصبح المصدر الأكثر شعبية للطاقة في هذا القرن. AS من النرويج قد ذكر المتخصصين الشركة Scates بالفعل أن تكنولوجيا النانو سوف يقلل من تكلفة الألواح الشمسية هو 2 مرات.

الطاقة الشمسية للمنازل

على السكن، والذي في حد ذاته سوف تضمن أن حلم الكثيرين بالتأكيد: لا يوجد الاعتماد على التدفئة المركزية، وصعوبة في دفع الفواتير والضرر الذي يلحق بالبيئة. بالفعل، فإن العديد من البلدان بنشاط بناء المساكن، وتستهلك الطاقة فقط المستمدة من مصادر بديلة. ومن الأمثلة الصارخة - ما يسمى البيت الشمسي.

أثناء عملية البناء سوف تتطلب استثمارات أكبر من التقليدية. ولكن بعد عدة سنوات من العمل، وسيتم دفع جميع تكاليف العودة - لديها لدفع ثمن التدفئة والمياه الساخنة والكهرباء. في المنزل الشمسية ترتبط كل هذه الاتصالات لألواح الخلايا الشمسية محددة وضعت على السطح. وبالتالي الحصول على موارد الطاقة لا تنفق إلا على الاحتياجات الحالية، ولكن أيضا لتتراكم لاستخدامها ليلا والطقس غائما.

حاليا، يتم إجراء بناء هذه المنازل ليس فقط في الدول القريبة من خط الاستواء، حيث طاقة الشمس لإنتاج أسهل طريقة. أنها أقامت أيضا في كندا وفنلندا والسويد.

إيجابيات وسلبيات

تطوير تكنولوجيات لتسخير الطاقة الشمسية في كل مكان، يمكن أن تكون أكثر نشاطا. ولكن هناك بعض الأسباب التي تجعل من لا يزال لا يشكل أولوية. كما قلنا أعلاه، في صناعة الألواح التي تنتجها المواد الضارة للبيئة. وبالإضافة إلى ذلك، والمعدات المصنعة تحتوي في تكوينها من الغاليوم والزرنيخ والكادميوم والرصاص.

فإنه يثير الكثير من الأسئلة والحاجة لإعادة تدوير الألواح الشمسية. بعد 50 عاما من العمل وأنها ستكون غير صالحة للخدمة، وعليهم أن قتل بطريقة أو بأخرى. انها لا تسبب ضررا كبيرا للطبيعة؟ وينبغي أيضا أن يوضع في الاعتبار أن الطاقة الشمسية - هي كفاءة الموارد متقلب الإنتاج الذي يعتمد على الوقت من اليوم والطقس. هذا هو عيب كبير.

ولكن الايجابيات، بطبيعة الحال. يمكن إنتاج الطاقة الشمسية في الواقع أي نقطة على سطح الأرض، والمعدات اللازمة لإعداده والتحول قد تكون صغيرة بحيث تناسب على الجزء الخلفي من الهاتف الذكي. ما هو أكثر أهمية، بل هو مورد متجدد، وهذا هو، وكمية الطاقة الشمسية التي ستبقى دون تغيير لمدة ألف سنة على الأقل.

آفاق

تطوير تكنولوجيات الطاقة الشمسية ينبغي أن يؤدي إلى انخفاض تكاليف لإنشاء عناصر. بالفعل، هناك الألواح الزجاجية التي يمكن تركيبها على النوافذ. وقد سمح للتطوير تكنولوجيا النانو لابتكار الطلاء التي يتم رش على الألواح الشمسية ويمكن أن تحل محل طبقة السيليكون. إذا كانت تكلفة الطاقة الشمسية لا تسقط عدة مرات، وشعبيته تنمو أيضا عدة مرات.

وخلق لوحات صغيرة لتطبيق الفردية تسمح للناس في جميع الظروف لاستخدام الطاقة الشمسية - في المنزل أو في السيارة أو حتى في البلاد. بفضل توزيعها على تقليل الحمل على السلطة المركزية، وذلك لأن الناس سوف تكون قادرة على شحن الأجهزة الإلكترونية الصغيرة.

ويعتقد خبراء شل أن بحلول عام 2040 سيتم إنشاء ما يقرب من نصف طاقة في العالم من الموارد المتجددة. إذا كنت في ألمانيا، واستهلاك الطاقة الشمسية ينمو بسرعة، وسعة البطارية أكثر من 35 جيجاوات. اليابان أيضا بنشاط تطوير هذه الصناعة. هذين البلدين - قادة من الطاقة الشمسية في العالم. ربما، ليكون قريبا انضم من قبل الولايات المتحدة.

مصادر الطاقة البديلة الأخرى

لا تتوقف العلماء إلى لغز أكثر من حقيقة أنه ما زال بإمكانك أن تستخدم لإنتاج الكهرباء أو الحرارة. إعطاء أمثلة على مصادر الطاقة البديلة الواعدة.

ويمكن الآن توربينات الرياح يمكن العثور عليها في كل بلد تقريبا. حتى في شوارع العديد من المدن الروسية تثبيت الأضواء التي هي الاكتفاء الذاتي في مجال الكهرباء من طاقة الرياح. ومن المؤكد أن تكلفة أعلى من من المتوسط، ولكن مع مرور الوقت أنها سوف برد الفرق.

منذ زمن طويل اخترع التكنولوجيا اللازمة لإنتاج الطاقة باستخدام الفرق في درجة الحرارة بين الماء سطح المحيط وعلى عمق. الصين يجري بنشاط لتطوير هذا المجال. في السنوات المقبلة، قبالة سواحل الصين ذاهبون لبناء أكبر محطة للطاقة تعمل على هذه التقنية. وهناك استخدامات أخرى للبحر. على سبيل المثال، في أستراليا، وتخطط لإنشاء محطة لتوليد الكهرباء التي تولد الطاقة من قوة التيارات المائية.

هناك العديد من الطرق الأخرى لإنتاج الكهرباء أو الحرارة. ولكن على خلفية العديد من الخيارات الأخرى للطاقة الشمسية - انها واعدة حقا مجال العلوم.