Son yıllarda bilim adamları özellikle alternatif enerji kaynaklarıyla ilgileniyorlar. Petrol ve gaz er ya da geç tükenecek, bu yüzden şimdi bu durumda nasıl hayatta kalacağımızı düşünmeliyiz. Avrupa'da yel değirmenleri aktif olarak kullanılıyor, birileri okyanustan enerji çıkarmaya çalışıyor ve güneş enerjisinden bahsedeceğiz. Sonuçta, neredeyse her gün gökyüzünde gördüğümüz bir yıldız, yenilenemeyen kaynakları korumamıza ve çevreyi iyileştirmemize yardımcı olabilir. Güneşin Dünya için değerini abartmak zordur - ısı, ışık verir ve gezegendeki tüm yaşamın çalışmasına izin verir. Öyleyse neden başka bir kullanım bulamıyorsunuz?
Biraz tarih
19. yüzyılın ortalarında fizikçi Alexander Edmond Becquerel fotovoltaik etkiyi keşfetti. Ve yüzyılın sonunda, Charles Fritts güneş enerjisini elektriğe dönüştürebilen ilk cihazı yarattı. Bunun için ince bir altın tabakasıyla kaplanmış selenyum kullanıldı. Etkisi zayıftı, ancak bu buluş genellikle güneş enerjisi çağının başlangıcıyla ilişkilendirilir. Bazı bilim adamları bu formülasyona katılmazlar. Güneş enerjisi çağının kurucusuna dünyaca ünlü bilim adamı Albert Einstein diyorlar. 1921'deyıl dış fotoelektrik etkinin yasalarını açıkladığı için Nobel Ödülü'nü aldı.
Güneş enerjisinin umut verici bir gelişme yolu olduğu görülüyor. Ancak her eve girmesinin önünde birçok engel var - özellikle ekonomik ve çevresel. Güneş panellerinin maliyetinin ne olduğunu, çevreye ne gibi zararlar verebileceğini ve enerji üretmenin diğer yollarını aşağıda öğreneceğiz.
Tasarruf yöntemleri
Güneş enerjisinin evcilleştirilmesiyle ilgili en acil görev, yalnızca alınması değil, aynı zamanda biriktirilmesidir. Ve en zor olan da budur. Şu anda bilim adamları güneş enerjisini tamamen evcilleştirmenin sadece 3 yolunu geliştirdiler.
Birincisi parabolik bir ayna kullanımına dayanıyor ve biraz büyüteçle oynamaya benziyor, herkesin çocukluğundan beri aşina olduğu. Işık mercekten geçer ve bir noktada toplanır. Bu yere bir parça kağıt koyarsanız, yanacaktır, çünkü çapraz güneş ışınlarının sıcaklığı inanılmaz derecede yüksektir. Parabolik ayna, sığ bir kaseye benzeyen içbükey bir disktir. Bu ayna, bir büyüteçten farklı olarak, güneş ışığını iletmez, ancak yansıtır, genellikle su ile siyah bir boruya yönlendirilen bir noktada toplar. Bu renk ışığı en iyi emdiği için kullanılır. Borudaki su güneş ışığı ile ısıtılır ve elektrik üretmek veya küçük evleri ısıtmak için kullanılabilir.
Düz Isıtıcı
Bu yöntem şunları kullanır:tamamen farklı bir sistem. Güneş enerjisi alıcısı çok katmanlı bir yapıya benziyor. Çalışma prensibi şuna benzer.
Camdan geçen ışınlar, bildiğiniz gibi ışığı daha iyi emen karartılmış metale çarpar. Güneş radyasyonu termal enerjiye dönüşür ve demir levhanın altındaki suyu ısıtır. Ayrıca, her şey ilk yöntemde olduğu gibi olur. Isıtılan su, alan ısıtma veya elektrik enerjisi üretmek için kullanılabilir. Doğru, bu yöntemin etkinliği her yerde kullanılabilecek kadar yüksek değil.
Kural olarak bu şekilde elde edilen güneş enerjisi ısıdır. Elektrik üretmek için üçüncü yöntem çok daha sık kullanılır.
Güneş pilleri
En çok da bu enerji elde etme yöntemine aşinayız. Birçok modern evin çatılarında bulunabilen çeşitli pillerin veya güneş panellerinin kullanımını içerir. Bu yöntem, daha önce açıklanandan daha karmaşıktır, ancak çok daha umut vericidir. Güneş enerjisini endüstriyel ölçekte elektriğe dönüştürmeyi mümkün kılan odur.
Işınları yakalamak için tasarlanmış özel paneller, zenginleştirilmiş silikon kristallerinden yapılmıştır. Üzerlerine düşen güneş ışığı elektronu yörüngeden çıkarır. Bir diğeri hemen yerini almaya çalışır, böylece sürekli hareket eden bir zincir elde edilir, bu da bir akım oluşturur. Gerekirse, cihaz sağlamak için hemen kullanılır veya formda biriktirilir.özel pillerde elektrik.
Bu yöntemin popülaritesi, sadece bir metrekare güneş panelinden 120 watt'tan fazla enerji elde etmenize izin vermesiyle doğrulanıyor. Aynı zamanda, paneller nispeten küçük bir kalınlığa sahiptir ve bu da neredeyse her yere yerleştirilmelerine olanak tanır.
Silikon panel çeşitleri
Birkaç çeşit güneş pili vardır. Birincisi, tek kristal silikon kullanılarak yapılır. Verimlilikleri yaklaşık %15'tir. Bu güneş panelleri en pahalısı.
Polikristal silikondan yapılmış elemanların verimliliği %11'e ulaşır. Daha az maliyetlidirler, çünkü onlar için malzeme basitleştirilmiş bir teknoloji kullanılarak elde edilir. Üçüncü tip en ekonomik olanıdır ve minimum verime sahiptir. Bunlar amorf silikondan yapılmış yani kristal olmayan panellerdir. Düşük verimliliğe ek olarak, önemli bir dezavantajı daha var - kırılganlık.
Bazı üreticiler verimliliği artırmak için güneş panelinin her iki tarafını da kullanır - arka ve ön. Bu, ışığı büyük hacimlerde yakalamanıza olanak tanır ve alınan enerji miktarını %15-20 oranında artırır.
Yerli üreticiler
Güneş enerjisi Dünya'da giderek yaygınlaşıyor. Ülkemizde bile bu sektörü incelemekle ilgileniyorlar. Rusya'da alternatif enerji geliştirmenin çok aktif olmamasına rağmen, bazı başarılar elde edildi. Şu anda, birkaç kuruluş güneş enerjisi için panellerin oluşturulmasıyla uğraşmaktadır - esas olarakelektrikli ekipman üretimi için çeşitli alanların ve fabrikaların bilimsel enstitüleri.
- NPF "Kvark".
- OJSC Kovrov Mekanik Tesisi.
- Tarımın Elektrifikasyonu Tüm Rusya Araştırma Enstitüsü.
- STK Mühendisliği.
- AO VIEN.
- OJSC "Ryazan metal-seramik cihazlar tesisi".
- JSC Pravdinsky Pozit Güç Kaynakları Pilot Tesisi.
Bu, Rusya'da alternatif enerjinin geliştirilmesinde aktif olarak yer alan işletmelerin sadece küçük bir kısmı.
Çevresel etki
Kömür ve petrol enerji kaynaklarının reddedilmesi, yalnızca bu kaynakların er ya da geç tükeneceği gerçeğiyle bağlantılı değildir. Gerçek şu ki, çevreye büyük zarar veriyorlar - toprağı, havayı ve suyu kirletiyorlar, insanlarda hastalıkların gelişmesine katkıda bulunuyorlar ve bağışıklığı az altıyorlar. Bu nedenle alternatif enerji kaynakları çevre dostu olmalıdır.
Fotovoltaik hücrelerin yapımında kullanılan silikon, doğal bir malzeme olduğu için kendisi de güvenlidir. Ancak temizledikten sonra atık kalır. Yanlış kullanıldığında insanlara ve çevreye zarar verebilecek olanlardır.
Ayrıca tamamen güneş panelleriyle dolu bir alanda doğal aydınlatma bozulabilir. Bu, mevcut ekosistemde değişikliklere yol açacaktır. Ancak genel olarak, güneş enerjisini dönüştürmek için tasarlanmış cihazların çevresel etkisi minimumdur.
Ekonomi
Güneş panellerinin üretimi için en büyük maliyetler, yüksek hammadde maliyetleriyle ilişkilidir. Daha önce öğrendiğimiz gibi, silikon kullanılarak özel paneller oluşturulur. Bu mineral doğada yaygın olarak bulunmasına rağmen, çıkarılmasıyla ilgili büyük sorunlar vardır. Gerçek şu ki, yerkabuğunun kütlesinin dörtte birinden fazlasını oluşturan silikon, güneş pili üretimi için uygun değildir. Bu amaçlar için, yalnızca endüstriyel bir yöntemle elde edilen en saf malzeme uygundur. Ne yazık ki, kumdan en saf silikonu elde etmek son derece sorunlu.
Bu kaynağın fiyatı nükleer santrallerde kullanılan uranyumla karşılaştırılabilir. Bu nedenle güneş panellerinin maliyeti şu anda oldukça yüksek bir seviyede.
Modern teknolojiler
Güneş enerjisini evcilleştirmeye yönelik ilk girişimler uzun zaman önce ortaya çıktı. O zamandan beri, birçok bilim insanı en verimli ekipman arayışına aktif olarak katıldı. Sadece uygun maliyetli değil, aynı zamanda kompakt olmalıdır. Verimliliği maksimuma ulaşmaya çalışmalıdır.
Güneş enerjisini almak ve dönüştürmek için ideal bir cihaza doğru ilk adımlar, silikon pillerin icadıyla atıldı. Tabii ki fiyatı oldukça yüksek ama paneller evlerin çatılarına ve duvarlarına kimseyi rahatsız etmeyecek şekilde yerleştirilebilir. Ve bu tür pillerin verimliliği yadsınamaz.
Ancak güneş enerjisinin popülaritesini artırmanın en iyi yolu onu daha ucuza getirmektir. Alman bilim adamları, silikonun içine entegre edilebilecek sentetik elyaflarla değiştirilmesini önerdiler.kumaş veya diğer malzemeler. Böyle bir güneş pilinin verimliliği çok yüksek değildir. Ancak aralarına sentetik elyaf serpiştirilmiş bir gömlek, en azından bir akıllı telefona veya oynatıcıya elektrik sağlayabilir. Nanoteknoloji alanında da çalışmalar aktif olarak yürütülmektedir. Güneşin bu yüzyılda en popüler enerji kaynağı olmasına izin vermeleri muhtemeldir. Norveç'ten Scates AS uzmanları, nanoteknolojinin güneş panellerinin maliyetini 2 kat az altacağını zaten belirtmişti.
Ev için güneş enerjisi
Kendi kendine yeten konut birçok kişinin hayalidir: merkezi ısıtmaya bağımlılık yok, fatura ödeme sorunu yok ve çevreye zarar yok. Halihazırda birçok ülke aktif olarak sadece alternatif kaynaklardan elde edilen enerjiyi tüketen konutlar inşa ediyor. Çarpıcı bir örnek, sözde güneş evidir.
İnşaat sürecinde geleneksel olandan daha fazla yatırım gerektirecektir. Ancak birkaç yıl çalıştıktan sonra tüm masraflar karşılanacak - ısıtma, sıcak su ve elektrik için ödeme yapmanız gerekmeyecek. Bir güneş evinde, tüm bu iletişim, çatıya yerleştirilmiş özel fotovoltaik panellere bağlıdır. Üstelik bu şekilde elde edilen enerji kaynakları sadece mevcut ihtiyaçlara harcanmakla kalmıyor, aynı zamanda gece ve bulutlu havalarda kullanılmak üzere biriktiriliyor.
Şu anda bu tür evlerin yapımı sadece güneş enerjisi elde etmenin en kolay olduğu ekvatora yakın ülkelerde gerçekleştirilmiyor. Onlar da dikilirKanada, Finlandiya ve İsveç.
Artıları ve eksileri
Güneş enerjisinin her yerde kullanımına izin veren teknolojilerin geliştirilmesi daha aktif olabilir. Ancak bunun hala bir öncelik olmamasının bazı nedenleri var. Yukarıda da belirttiğimiz gibi panellerin üretimi sırasında çevreye zararlı maddeler üretilir. Ek olarak, bitmiş ekipman galyum, arsenik, kadmiyum ve kurşun içerir.
Fotovoltaik panelleri geri dönüştürme ihtiyacı da birçok soruyu gündeme getiriyor. 50 yıllık operasyondan sonra kullanılamaz hale gelecekler ve bir şekilde yok edilmeleri gerekecek. Doğaya büyük zarar verir mi? Ayrıca güneş enerjisinin, verimliliği günün saatine ve hava durumuna bağlı olan kararsız bir kaynak olduğunu düşünmeye değer. Ve bu önemli bir dezavantaj.
Ama elbette artıları da var. Güneş enerjisi, Dünya'nın hemen hemen her yerinde çıkarılabilir ve onu üretecek ve dönüştürecek ekipman, bir akıllı telefonun arkasına sığacak kadar küçük olabilir. Daha da önemlisi yenilenebilir bir kaynak, yani güneş enerjisi miktarı en az bin yıl daha değişmeden kalacak.
Öngörüler
Güneş enerjisi alanında teknolojilerin geliştirilmesi, eleman oluşturma maliyetinde bir azalmaya yol açmalıdır. Pencerelere takılabilen cam paneller zaten görünüyor. Nanoteknolojinin gelişmesi, güneş panellerine püskürtülecek ve silikon tabakasının yerini alabilecek bir boya icat etmeyi mümkün kıldı. Güneş enerjisinin maliyeti gerçekten birkaç kat düşerse, popülaritesi de kat kat artacaktır.
Bireysel kullanım için küçük paneller oluşturmak, insanların her ortamda - evde, arabada ve hatta şehir dışında - güneş enerjisini kullanmasına olanak sağlayacaktır. Dağıtımları sayesinde, insanlar küçük elektronik cihazları kendileri şarj edebilecekleri için merkezi elektrik şebekesi üzerindeki yük azalacaktır.
Shell uzmanları, 2040 yılına kadar dünya enerjisinin yaklaşık yarısının yenilenebilir kaynaklardan üretileceğine inanıyor. Şu anda Almanya'da güneş enerjisi tüketimi aktif olarak artıyor ve pil gücü 35 Gigawatt'tan fazla. Japonya da bu sektörü aktif olarak geliştiriyor. Bu iki ülke güneş enerjisi tüketiminde dünyada lider konumdadır. ABD'nin yakında onlara katılması muhtemel.
Diğer alternatif enerji kaynakları
Bilim adamları, elektrik veya ısı üretmek için başka nelerin kullanılabileceğini düşünmeyi bırakmıyorlar. İşte en umut verici alternatif enerji kaynaklarına örnekler.
Yel değirmenleri artık hemen hemen her ülkede bulunabilir. Birçok Rus şehrinin sokaklarında bile, kendilerine rüzgar enerjisinden elektrik sağlayan fenerler kuruluyor. Elbette maliyetleri ortalamanın üzerindedir, ancak zamanla bu farkı telafi edeceklerdir.
Oldukça uzun zaman önce, kullanarak enerji elde etmenizi sağlayan bir teknoloji icat edildi.okyanus yüzeyindeki ve derinlikteki su sıcaklığındaki fark. Çin aktif olarak bu yönü geliştirecek. Önümüzdeki yıllarda Orta Krallık açıklarında bu teknolojiyle çalışan en büyük enerji santralini inşa edecekler. Denizi kullanmanın başka yolları da var. Örneğin Avustralya'da akımların kuvvetinden enerji üreten bir elektrik santrali kurmayı planlıyorlar.
Elektrik veya ısı üretmenin başka birçok yolu vardır. Ancak diğer birçok seçeneğin arka planına karşı, güneş enerjisi bilimin gelişmesinde gerçekten umut verici bir yön.
