Nishati ya jua - hii ... Kwa kutumia umeme wa jua

Katika miaka ya karibuni, wanasayansi ni hasa nia ya vyanzo vya nishati mbadala. Mafuta na gesi itaisha mapema au baadaye, hivyo kufikiria kuhusu jinsi sisi ni kwenda kuishi katika hali hii, ni muhimu sasa. Katika Ulaya, mitambo ya upepo ni sana kutumika, ambaye anajaribu kutoa nishati kutoka bahari, na sisi majadiliano juu ya nishati ya jua. Baada ya yote, nyota, ambayo tunaona karibu kila siku katika anga, unaweza kutusaidia kuhifadhi rasilimali zisizo mbadala na kuboresha mazingira. Thamani ya jua Duniani hayawezi kudharauliwa - anatoa joto, mwanga, na inaruhusu kazi ya maisha yote juu ya dunia. Hivyo kwa nini kumpata programu nyingine?

historia kidogo

Katikati ya karne ya 19 mwanafizikia Aleksandr Edmon Bekkerel aligundua athari photovoltaic. Na mwisho wa karne Charlz Fritts maendeleo kifaa kwanza uwezo wa usindikaji nishati ya jua katika umeme. Tulitumia seleniamu coated na safu nyembamba ya dhahabu. athari ilikuwa dhaifu, lakini ni uvumbuzi huu mara nyingi zinazohusiana na mwanzo wa nishati ya jua zama. Baadhi ya wasomi hawana kukubaliana na uundaji hii. Wao aitwaye mwanzilishi wa enzi ya nishati ya jua maarufu duniani mwanasayansi Alberta Eynshteyna. Mwaka 1921 alipokea Tuzo ya Nobel kwa maelezo yake ya sheria ya athari za nje photoelectric.

Inaonekana kwamba nishati ya jua - hii ni njia ya matumaini ya maendeleo. Lakini kuna vikwazo vingi ili kwamba inafaa katika kila nyumba - hasa kiuchumi na kimazingira. Je, ni pamoja na katika gharama ya umeme wa jua, ni kiasi gani madhara vinaweza kusababisha mazingira na nini kingine kuna njia za kuzalisha nishati, sisi kujifunza baadaye.

mbinu mkusanyiko

Kazi ya haraka ya kuhusishwa na ufugaji wa nishati ya jua, si tu ya kupokea, lakini mkusanyiko. Na hii ni ngumu zaidi. Hivi sasa, wanasayansi kuwa maendeleo njia 3 tu kwa ufugaji kamili ya nishati ya jua.

kwanza ni misingi ya matumizi ya kioo kimfano na kidogo kama kucheza na kioo wakimtukuza, ambayo ni ukoo kwa wote kutoka utotoni. Mwanga hupita kupitia enzi, ukusanyaji kwa wakati mmoja. Kama kuweka kipande cha karatasi, itakuwa mwanga juu kama joto shilingi mionzi ya jua ni incredibly juu katika eneo hili. kioo kimfano ni disk concave, yanafanana bakuli kina. kioo huu, tofauti na kikuza hakipeleki lakini huonyesha jua kukusanya yake kwa wakati mmoja, ambayo ni kawaida kuelekezwa kwa bomba nyeusi maji. Michezo hii ni kutumika kwa sababu bora kufyonza mwanga. Maji katika bomba chini ya hatua ya mwanga wa jua jua kali juu na inaweza kutumika kuzalisha umeme au kwa joto ya nyumba ndogo.

gorofa heater

Njia hii hutumia mfumo tofauti kabisa. Solar mpokeaji inaonekana kama muundo mbalimbali layered. Ni kazi kama ifuatavyo.

Kupitia kioo rays kuanguka juu ya chuma giza ambayo inajulikana kuwa bora kufyonza mwanga. mionzi ya jua hubadilishwa nishati ya joto , na jua kali maji, ambayo ni ya chini ya sahani chuma. Zaidi ya hayo, kila hutokea kama katika njia ya kwanza. maji moto inaweza kutumika ama kwa joto au kwa ajili ya kuzalisha nishati ya umeme. Hata hivyo, ufanisi wa njia hii ni si juu ya kutosha ya kutumia kila mahali.

Kwa kawaida, hivyo kupatikana nishati ya jua - ni ya joto. Kwa umeme ni zaidi ya uwezekano wa kutumia njia tatu.

seli nishati ya jua

Wengi wetu ni ukoo na vyanzo kama cha nishati. Inahusisha matumizi ya betri mbalimbali au umeme wa jua, ambayo inaweza kupatikana kwenye paa ya wengi wa nyumba ya leo. Njia hiyo ni ngumu ilivyoelezwa hapo awali, lakini ni zaidi matumaini. Ni yeye ambaye inakupa uwezo wa kubadilisha nishati ya jua kuwa umeme kwa kiwango viwanda.

Paneli Maalum nia ya kukamata rays alifanya ya fuwele silika-tajiri. jua kuanguka juu yao, kugonga elektroni kutoka obiti. Katika nafasi yake, mara moja anataka mwingine, hivyo kupatikana kuendelea kusonga mnyororo, ambayo inajenga sasa. Ni kutumika mara moja kama ni lazima kutoa vifaa au kuhifadhiwa katika mfumo wa umeme nchini betri maalum.

umaarufu wa njia hii kulingana na ukweli kuwa utapata kupata zaidi ya 120 wati kwa mita za mraba moja tu ya jopo nishati ya jua. Katika hali hii paneli na unene ndogo, ambayo inaruhusu yao ya kuweka mahali popote.

Aina ya paneli silicon

Kuna aina kadhaa ya seli nishati ya jua. kwanza kufanywa kwa kutumia kioo silicon moja. ufanisi wao ni wastani wa 15%. Hizi umeme wa jua ni ghali zaidi.

Ufanisi wa seli alifanya ya polycrystalline silicon, fika 11%. Wao gharama chini kama nyenzo kwa ajili yao ni kupatikana kwa teknolojia rahisi. Aina ya tatu ni zaidi ya kiuchumi na ina ufanisi kiwango cha chini. Hii jopo la amofasi silicon, ambayo ni non-fuwele. Mbali na kufanya vibaya, wana moja drawback kubwa - udhaifu.

Baadhi ya wazalishaji kuongeza ufanisi kuhusisha pande zote mbili za jopo nishati ya jua - nyuma na mbele. Hii inaruhusu kupata mwanga kwa kiasi kikubwa, na kuongeza kiasi cha nishati zinazozalishwa na 15-20%.

wazalishaji wa ndani

Nishati ya jua katika ulimwengu ni kuwa zaidi ya kawaida. Hata katika nchi yetu sisi ni nia ya kujifunza juu viwanda. Licha ya ukweli kwamba Urusi haijawahi hai sana ni maendeleo ya nishati mbadala, baadhi ya maendeleo imekuwa na mafanikio. Hivi sasa, viumbe wa paneli kwa ajili ya nishati ya jua inachukua Mashirika chache - wengi wao wakiwa taasisi za elimu ya aina mbalimbali, na viwanda kwa ajili ya uzalishaji wa vifaa vya umeme.

1. SPF "Quark".
2. JSC "Kovrov Mechanical Plant".
3. All-Russian Taasisi ya Utafiti kwa umeme katika wa Kilimo.
4. Machine Building NPO.
5. AO Vien.
6. JSC "Ryazan Plant ya vifaa chuma kauri."
7. JSC Pravdinsky majaribio kupanda vyanzo vya sasa "chanya".

Hii ni sehemu ndogo tu ya makampuni, kushiriki kikamilifu katika maendeleo ya nishati mbadala katika Urusi.

Athari kwa mazingira

Kukataa wa makaa ya mawe na nishati ya mafuta vyanzo si tu kushikamana na ukweli kwamba rasilimali hizi mapema au baadaye kukimbia nje. ukweli kwamba wao ni hatari sana kwa mazingira - kuchafua udongo, hewa na maji, kuchangia maendeleo ya magonjwa kwa binadamu na kupunguza kinga. Hii ndiyo sababu nishati mbadala lazima kuwa salama kutoka hatua ya mazingira ya mtazamo.

Silicon, ambayo hutumiwa kwa ajili ya uzalishaji wa seli nishati ya jua na yenyewe ni salama, kwa sababu ni nyenzo ya asili. Lakini baada ya kusafisha bado taka. Wanaweza kusababisha madhara kwa binadamu na mazingira kama vibaya kutumika.

Aidha, tovuti ni kabisa na vitu vingi na umeme wa jua, zinaweza kusitisha taa ya asili. Hii kusababisha mabadiliko katika mazingira yaliyopo. Lakini kwa ujumla, athari kwa mazingira ya vifaa kwa ajili ya uongofu wa nishati ya jua ni ndogo.

uchumi

gharama kubwa ya kuzalisha seli nishati ya jua ni kuhusishwa na gharama kubwa za malighafi. Kama tulivyoona, paneli maalum iliundwa kwa kutumia silicon. Licha ya ukweli kwamba madini haya ni sana kusambazwa katika asili, na mateka wake amefungwa tatizo kubwa. ukweli kwamba silicon, ambayo ni zaidi ya robo ya wingi wa sahani ya dunia, si mzuri kwa ajili ya uzalishaji wa seli nishati ya jua. Kwa ajili hiyo, kufaa nyenzo safi tu kupatikana kwa njia ya viwanda. Kwa bahati mbaya, nje ya mchanga kupata silicon safi una matatizo makubwa.

Kwa bei rasilimali hii ni sawa na uranium hutumiwa na mimea nguvu za nyuklia. Hii ndiyo sababu ya gharama za seli nishati ya jua sasa bado katika ngazi ya haki ya juu.

teknolojia ya kisasa

majaribio ya kwanza ya tame nishati ya jua huko kwa muda mrefu. Tangu wakati huo, watafiti wengi ni kushiriki kikamilifu katika kutafuta vifaa bora zaidi. Ni lazima iwe si tu ushindani kiuchumi, lakini pia thabiti. ufanisi wake lazima kujitahidi kwa kiwango cha juu.

hatua ya kwanza na kifaa bora kwa ajili ya kupokea na kubadilisha nishati ya jua wamefanywa uvumbuzi wa betri silikoni. Bila shaka, bei ni kikubwa mno, lakini paneli yanaweza kuwekwa kwenye paa na kuta za nyumba, ambapo wao si kuingilia kati na mtu yeyote. ufanisi wa betri vile ni undeniable.

Lakini njia bora ya kuongeza umaarufu wa nishati ya jua - iwe nafuu. Wanasayansi wa Ujerumani tayari alipendekeza kuchukua nafasi silicon, nyuzi sintetiki, ambayo inaweza kuunganishwa katika kitambaa au vifaa vingine. Ufanisi wa vile kiini nishati ya jua si juu sana. Lakini shati Kukifuatiwa na nyuzi sintetiki unaweza, angalau, kwa kutoa umeme kwa smartphone au mchezaji. Kikamilifu kufanya kazi katika uwanja wa nanoteknik. Pengine, wao kuruhusu jua kuwa chanzo maarufu zaidi ya nishati katika karne hii. kampuni ya wataalamu Scates AS kutoka Norway tayari alisema kuwa nanoteknik itapunguza gharama ya umeme wa jua ni mara 2.

nishati ya jua kwa ajili ya nyumba

On makazi, ambayo yenyewe itahakikisha kwamba ndoto ya wengi kwa uhakika: hakuna utegemezi wa joto ya kati, ugumu kulipa bili na uharibifu wa mazingira. Tayari, nchi nyingi ni kikamilifu kujenga nyumba, mwingi tu nishati inayotokana na vyanzo mbadala. mfano fora - kinachojulikana nishati ya jua nyumba.

Wakati wa ujenzi itahitaji uwekezaji mkubwa kuliko jadi. Lakini baada ya miaka kadhaa ya kazi, gharama zote watapewa - kulipa kwa ajili ya joto, maji ya moto na umeme. Katika nyumba ya jua yote ya mawasiliano haya ni amefungwa na paneli maalum photovoltaic kuwekwa kwenye paa. Na hivyo kupatikana rasilimali nishati si tu alitumia na mahitaji ya sasa, lakini pia kujilimbikiza kwa ajili ya matumizi wakati wa usiku na katika hali ya hewa mawingu.

Hivi sasa, ujenzi wa nyumba hizo hufanywa si tu katika nchi karibu na ikweta, ambapo nishati ya jua kuzalisha njia rahisi. Pia kujengwa katika Canada, Finland na Sweden.

Faida na hasara

Maendeleo ya teknolojia kuunganisha nishati ya jua kila mahali, inaweza kuwa kazi zaidi. Lakini kuna baadhi ya sababu kwa nini ni bado si kipaumbele. Kama tulivyosema hapo juu, katika utengenezaji wa paneli zinazozalishwa na vitu mazingira ya hatari. Aidha, vifaa vya kumaliza ina katika utungaji wake wa galiamu, arseniki, cadmium na kuongoza.

Hali hii inaleta maswali mengi na haja ya kuchakata paneli photovoltaic. Baada ya miaka 50 ya kazi watakuwa yasiyofaa kwa huduma, na wao kuwa na namna fulani kuua. Je, kusababisha madhara makubwa kwa asili? Ni lazima pia kuzaliwa akilini kwamba nishati ya jua - ni fickle rasilimali ufanisi wa uzalishaji ambayo inategemea muda wa siku na hali ya hewa. Hii ni drawback kubwa.

Lakini faida, bila shaka. nishati ya jua inaweza kuwa na uzalishaji katika karibu hatua yoyote duniani, na vifaa kwa ajili ya maandalizi yake na mabadiliko inaweza kuwa ndogo sana kwamba itakuwa vizuri nyuma ya smartphone. Kile ni muhimu zaidi, ni raslimali endelevu, yaani, kiasi cha nishati ya jua haitabadilishwa kwa muda wa miaka elfu moja.

matarajio

maendeleo ya teknolojia ya nishati ya jua lazima kusababisha gharama ya chini ya kujenga vitu. Tayari, kuna paneli kioo ambayo inaweza kuwa imewekwa juu ya madirisha. maendeleo ya nanoteknik imeruhusu mzulia rangi kwamba ni kunyunyizia umeme wa jua na inaweza kuchukua nafasi ya silicon safu. Kama gharama ya nishati ya jua haina kuanguka mara kadhaa, umaarufu wake pia kukua mara nyingi zaidi.

Kujenga paneli ndogo kwa ajili ya maombi ya mtu binafsi itaruhusu watu katika hali zote kutumia nishati ya jua - nyumbani, katika gari au hata katika nchi. Shukrani kwa usambazaji wao kupunguza mzigo juu ya nguvu ya kati, kwa sababu watu watakuwa na uwezo wa malipo ya umeme ndogo.

Wataalam Shell ya kuamini kwamba na 2040 karibu nusu ya nishati duniani itatolewa kutoka rasilimali mbadala. Tayari katika Ujerumani, matumizi ya nishati ya jua ni kukua kwa kasi, na uwezo wa betri ni zaidi ya 35 gigawatts. Japan pia juhudi zinazoendelea sekta hii. Nchi hizi mbili - viongozi wa nishati ya jua katika dunia. Pengine, hivi karibuni kuwa alijiunga na Marekani.

Nyingine mbadala vyanzo vya nishati

Wanasayansi hawawezi kusitisha kwa puzzle juu ya ukweli kwamba bado unaweza kutumika kuzalisha umeme au joto. Kutoa mifano ya kuahidi vyanzo vya nishati mbadala.

Mitambo ya upepo sasa inaweza kupatikana katika karibu kila nchi. Hata katika mitaa ya miji mingi ya Urusi kufunga taa ambazo ni kujitegemea katika umeme kutoka nishati ya upepo. Hakika gharama ya juu yao kuliko wastani, lakini baada ya muda wao kurejesha tofauti.

muda mrefu uliopita ilizuliwa teknolojia ya kuzalisha nishati kwa kutumia maji ya joto tofauti kati ya uso bahari na kwenye kina. China kwa juhudi kwenda kuendeleza eneo hili. Katika miaka ijayo, katika pwani ya China ni kwenda kujenga kubwa nguvu ya kupanda mbio juu ya teknolojia hii. Kuna matumizi mengine ya bahari. Kwa mfano, katika Australia, ni mipango ya kuanzisha mamlaka mimea inazalisha nishati kutoka nguvu za mikondo ya maji.

Kuna njia nyingine nyingi kuzalisha umeme au joto. Lakini dhidi ya background ya mengine mengi ya chaguzi nguvu ya jua - ni kweli kuahidi eneo la sayansi.