Zonne-energie - dit ... Met behulp van zonnepanelen

In de afgelopen jaren, wetenschappers zijn vooral geïnteresseerd in alternatieve energiebronnen. Olie en gas zullen vroeg of laat een einde, dus na te denken over hoe we gaan om te overleven in deze situatie, is het noodzakelijk nu. In Europa zijn windturbines op grote schaal gebruikt, die probeert om energie te halen uit de oceaan, en we praten over zonne-energie. Immers, de ster, die zien we bijna elke dag in de lucht, kan ons helpen de instandhouding van niet-duurzame bronnen en het milieu te verbeteren. De waarde van de zon naar de aarde kan niet worden overschat - het geeft warmte, licht, en maakt het mogelijk de functie van al het leven op de planeet. Dus waarom hem een andere toepassing niet vinden?

Een beetje geschiedenis

In het midden van de 19e eeuw natuurkundige ontdekt Aleksandr Edmon Bekkerel het fotovoltaïsch effect. Tegen het einde van de eeuw Charlz Fritts ontwikkelde het eerste apparaat kunnen verwerken zonne-energie in elektriciteit. We gebruikten het seleen bekleed met een dunne laag goud. Het effect was zwak, maar het is deze uitvinding wordt vaak geassocieerd met het begin van de zonne-energie tijdperk. Sommige geleerden het niet eens met deze formulering. Ze noemden de stichter van het tijdperk van de zonne-energie wereldberoemde wetenschapper Alberta Eynshteyna. In 1921 ontving hij de Nobelprijs voor zijn uitleg van de wetten van de externe foto-elektrisch effect.

Het lijkt erop dat zonne-energie lijken - dit is een veelbelovende manier van ontwikkeling. Maar er zijn veel obstakels, zodat het past in elk huis - vooral economische en milieu. Wat is inbegrepen in de kostprijs van zonnepanelen, hoeveel schade ze milieu en wat anders zijn er manieren om energie op te wekken kan veroorzaken, leren we later.

methoden accumulatie

De meest dringende taak in verband met de domesticatie van de energie van de zon, is niet alleen om het te ontvangen, maar de accumulatie. En dit is het moeilijkste. Op dit moment hebben wetenschappers ontwikkeld slechts 3 manieren om de volledige domesticatie van zonne-energie.

De eerste is gebaseerd op het gebruik van een parabolische spiegel en een beetje als het spelen met een vergrootglas, dat bekend is om alle uit de kindertijd. Licht door de lens, het verzamelen op een punt. Als je een stukje papier te zetten, zal het licht op wanneer de temperatuur de zonnestralen gekruist is ongelooflijk hoog in deze plaats. De parabolische spiegel is een holle schijf, die lijkt op een ondiepe kom. Deze spiegel, in tegenstelling tot het vergrootglas zendt niet maar weerspiegelt het zonlicht verzamelen daarvan op een punt, dat in het algemeen gericht op een zwarte waterleiding. Deze kleur wordt gebruikt omdat het best absorbeert licht. Water in de buis onder invloed van zonlicht warmt op en kan worden gebruikt om elektriciteit of voor het verwarmen van kleine huizen genereren.

flat heater

Deze werkwijze maakt gebruik van een geheel ander systeem. Zonne-ontvanger ziet eruit als een multi-gelaagde structuur. Het werkingsprincipe is als volgt.

Door het glas, de stralen vallen op de donkere metalen waarvan bekend is dat beter licht absorbeert. Zonnestraling wordt omgezet in thermische energie , en verwarmt het water, dat onder de ijzeren plaat. Voorts is iedere plaats als bij de eerste methode. Het verwarmde water kan worden gebruikt voor het verwarmen of voor het produceren van elektrische energie. Echter, de effectiviteit van deze methode is niet hoog genoeg om overal te gebruiken.

Kenmerkend is dat de aldus verkregen zonne-energie - het is warm. Voor elektriciteit is veel meer kans om de derde methode te gebruiken.

zonnecellen

De meesten van ons zijn bekend met gebruik van deze energiebronnen. Het gaat om het gebruik van verschillende batterijen of zonnepanelen, die kan worden gevonden op de daken van veel van de huidige woningen. Een dergelijke werkwijze is ingewikkeld hiervoor beschreven, maar is veel belovend. Het is hij die geeft u de mogelijkheid om zonne-energie om te zetten in elektriciteit op industriële schaal.

Speciale panelen bestemd om te stralen gemaakt van silica-rijke kristallen vast te leggen. Het zonlicht op hen klopt een elektron uit zijn baan. In zijn plaats, zoekt onmiddellijk een aldus verkregen continu bewegende ketting, waarbij een stroom ontstaat. Het wordt onmiddellijk wordt gebruikt, indien nodig om apparaten te bieden of opgeslagen in de vorm van elektriciteit in speciale accu's.

De populariteit van deze methode gebaseerd op het feit dat het u toestaat om meer dan 120 watt te krijgen met slechts één vierkante meter zonnepaneel. In dit geval de panelen een relatief geringe dikte, waardoor ze vrijwel overal plaatsen.

Soorten silicium panelen

Er zijn verschillende types van zonnecellen. De eerste maakte gebruik van monokristallijn silicium. Hun rendement is ongeveer 15%. Deze zonnepanelen zijn de duurste.

Efficiëntie van cellen uit polykristallijn silicium, bereikt 11%. Ze goedkoper als materiaal voor hen wordt verkregen door een eenvoudige techniek. Het derde type is de meest economische en heeft een minimale efficiëntie. Dit panel van amorf silicium, dat niet-kristallijn. In aanvulling op de slechte prestaties, ze hebben een groot nadeel - kwetsbaarheid.

Sommige fabrikanten om de efficiëntie te verhogen betrekken beide zijden van het zonnepaneel - voor- en achterkant. Dit stelt u in staat om het licht te vangen in grote volumes, en verhoogt de hoeveelheid energie die door 15-20%.

binnenlandse fabrikanten

Zonne-energie in de wereld wordt steeds vaker voor. Ook in ons land zijn we geïnteresseerd in het leren over de industrie. Ondanks het feit dat Rusland niet erg actief is geweest is de ontwikkeling van alternatieve energie, is enige vooruitgang geboekt. Op dit moment, het creëren van panelen voor zonne-energie duurt een paar organisaties - meestal academische instellingen van verschillende soorten, en fabrieken voor de productie van elektrische apparatuur.

1. SPF "Quark".
2. JSC "Kovrov Mechanische Plant".
3. Al-Russische Research Instituut voor de elektrificatie van Landbouw.
4. Machine Building NPO.
5. AO VIEN.
6. JSC "Ryazan Plant van metaal-keramische apparaten."
7. JSC Pravdinsky proeffabriek bronnen van het huidige "positief".

Dit is slechts een klein deel van de bedrijven, die een actieve rol in de ontwikkeling van alternatieve energiebronnen in Rusland.

Impact op het milieu

Weigering van kolen en olie energiebronnen is niet alleen samen met het feit dat deze middelen zal vroeg of laat opraken. Het feit dat ze zijn zeer schadelijk voor het milieu - verontreiniging van de bodem, lucht en water, een bijdrage leveren aan de ontwikkeling van ziekten bij de mens en de immuniteit te verminderen. Dat is de reden waarom alternatieve energiebronnen veilig moet zijn vanuit een milieu-oogpunt.

Silicium, dat wordt gebruikt voor de productie van zonnecellen op zichzelf is veilig, want het is een natuurlijk materiaal. Maar na het schoonmaken blijft het afval. Ze kunnen schade aan mens en milieu veroorzaken bij onjuist gebruik.

Daarnaast is de site is helemaal volgestopt met zonnepanelen, kunnen verstoren natuurlijke verlichting. Dit zal leiden tot veranderingen in de bestaande ecosysteem. Maar in het algemeen, de impact op het milieu van de apparaten voor de omzetting van zonne-energie is minimaal.

economie

De grootste kosten van de productie van zonnecellen zijn in verband met de hoge kosten van grondstoffen. Zoals we hebben gezien, worden de speciale panelen gemaakt met behulp van silicium. Ondanks het feit dat dit mineraal op grote schaal in de natuur, met zijn prooi bond een groot probleem. Dat silicium, dat meer dan een kwart van de massa van de aardkorst, is niet geschikt voor de vervaardiging van zonnecellen. Daartoe alleen geschikt zuiver materiaal verkregen met industriële methoden. Helaas, uit het zand te krijgen zuiver silicium is zeer problematisch.

Voor de prijs deze bron is vergelijkbaar met uranium wordt gebruikt in kerncentrales. Dat is de reden waarom de kosten van zonnecellen momenteel nog steeds op een vrij hoog niveau.

moderne technologie

De eerste pogingen om zonne-energie er temmen voor een lange tijd. Sindsdien zijn veel onderzoekers actief betrokken bij de zoektocht naar de meest efficiënte apparatuur. Het moet niet alleen economisch concurrerend, maar ook compact zijn. De efficiëntie moeten streven naar het maximum.

De eerste stappen voor een ideaal voor het ontvangen en omzetten van zonne-energie zijn gegeven de uitvinding silicium batterijen. Natuurlijk, de prijs is vrij hoog, maar kunnen de panelen op de daken en muren van huizen, waar ze zich niet zal mengen met iedereen worden geplaatst. De efficiëntie van dergelijke batterijen is onmiskenbaar.

Maar de beste manier om de populariteit van zonne-energie te verhogen - maken het goedkoper. Duitse wetenschappers hebben al voorgesteld om silicium, synthetische vezels, die kan worden geïntegreerd in een weefsel of andere materialen te vervangen. Rendement van een dergelijke zonnecel is niet erg hoog. Maar het shirt afgewisseld met synthetische vezels kan, op zijn minst, om elektriciteit te leveren aan een smartphone of speler. Actief op het gebied van nanotechnologie. Waarschijnlijk zullen ze toestaan dat de zon om de meest populaire bron van energie in deze eeuw te worden. De specialisten van het bedrijf Scates AS uit Noorwegen heeft al verklaard dat nanotechnologie zal verminderen van de kosten van zonnepanelen is 2 keer.

Zonne-energie voor woningen

Voor huisvesting, die zich ervoor zal zorgen dat de droom van velen zeker: er is geen afhankelijkheid van de centrale verwarming, moeite met het betalen van rekeningen en schade aan het milieu. Nu al zijn veel landen actief te bouwen woningen, verbruiken alleen energie uit alternatieve bronnen. Een treffend voorbeeld - de zogenaamde zonnehuis.

Tijdens de bouw zal het grotere investeringen dan de traditionele vereisen. Maar na enkele jaren van exploitatie, zullen alle kosten worden terugbetaald - moet betalen voor verwarming, warm water en elektriciteit. In het zonnehuis al deze mededelingen zijn bij specifieke fotovoltaïsche panelen op het dak geplaatst. En de aldus verkregen energiebronnen niet alleen besteed aan de huidige behoeften, maar ook om te verzamelen voor gebruik 's nachts en bij bewolkt weer.

Op dit moment is de bouw van dergelijke huizen uitgevoerd, niet alleen in landen die dicht bij de evenaar, waar de energie van de zon om de gemakkelijkste manier te produceren. Ze hebben ook gebouwd in Canada, Finland en Zweden.

Voors en tegens

De ontwikkeling van technologieën voor zonne-energie overal te benutten, actiever zou kunnen zijn. Maar er zijn een aantal redenen waarom het nog steeds geen prioriteit. Zoals hierboven gezegd, bij de vervaardiging van platen door milieubelastende stoffen. Bovendien de gerede materiaal bevat in zijn samenstelling gallium, arseen, cadmium en lood.

Het roept een hoop vragen en de noodzaak voor de recycling van fotovoltaïsche panelen. Na 50 jaar werk zullen ze ongeschikt voor de dienst te zijn, en ze hebben een of andere manier te doden. Is het veroorzaken enorme schade aan de natuur? Ook moet worden bedacht dat zonne-energie - is wispelturig resource efficiëntie van de productie van die afhankelijk is van het tijdstip van de dag en het weer. Dit is een belangrijk nadeel.

Maar de profs, natuurlijk. Zonne-energie kan worden geproduceerd in vrijwel elk punt op aarde en uitrusting voor de bereiding en transformatie kan zo klein dat het past op de achterkant van de smartphone. Wat is belangrijker, het is een hernieuwbare bron, dat wil zeggen, de hoeveelheid zonne-energie zal ongewijzigd blijven voor minstens een duizend jaar.

prospects

De ontwikkeling van zonne-energie technologieën moeten leiden tot lagere kosten voor items te maken. Nu al zijn er glazen panelen die op Windows kan worden geïnstalleerd. De ontwikkeling van nanotechnologie is toegestaan om een verf die wordt gespoten op de zonnepanelen en kon siliciumlaag vervangen uitvinden. Als de kosten van zonne-energie valt een paar keer, zal zijn populariteit ook meer dan groeien vele malen.

Het creëren van kleine panelen voor individuele toepassing zal toestaan dat mensen in alle omstandigheden om zonne-energie te gebruiken - thuis, in de auto of zelfs in het land. Dankzij hun distributie aan de belasting op de centrale macht te verminderen, omdat de mensen in staat zijn om kleine elektronica rekening kan brengen.

experts van Shell zijn van mening dat in 2040 ongeveer de helft van de energie in de wereld zal worden opgewekt uit hernieuwbare bronnen. Reeds in Duitsland, is zonne-energie groeit snel, en de capaciteit van de batterij is meer dan 35 gigawatt. Japan is ook actief de ontwikkeling van deze industrie. Deze twee landen - de leiders van de zonne-energie in de wereld. Waarschijnlijk binnenkort worden vergezeld door de Verenigde Staten.

Andere alternatieve energiebronnen

Wetenschappers houden niet te puzzelen over het feit dat je nog kan worden gebruikt om elektriciteit of warmte te produceren. Geef voorbeelden van de meest veelbelovende alternatieve energiebronnen.

Windturbines is nu te vinden in bijna elk land. Zelfs op de straten van vele Russische steden te installeren lichten die zelfvoorzienend in elektriciteit uit windenergie. Zeker is dat de kosten van hun hoger dan gemiddeld, maar na verloop van tijd zullen ze het verschil terug.

Een lange tijd geleden werd uitgevonden technologie om energie te produceren met behulp van de temperatuur van het water tussen het zeeoppervlak en op diepte. China is actief naar dit gebied te ontwikkelen. In de komende jaren, voor de kust van China gaan naar de grootste energiecentrale die draait op deze technologie te bouwen. Er zijn ook andere vormen van gebruik van de zee. Bijvoorbeeld, in Australië, zijn van plan om een elektriciteitscentrale die energie genereert uit de kracht van het water stromen vast te stellen.

Er zijn vele andere manieren om elektriciteit of warmte te produceren. Maar tegen de achtergrond van de vele andere zonne-energie-opties - het is echt veelbelovend gebied van de wetenschap.