Reklāma
Atjaunojamie resursi. Tā ir problēma, ar kuru mēs saskaramies katru dienu neatkarīgi no tā, vai mēs to saprotam vai nē. Katru degvielas roktura sūkni, katru automašīnas akseleratora spiedienu un katru viedtālruņa lādētāja spraudni mēs patērējam. Un kādu dienu šī degviela beigsies. Kāpēc gan mēs neizmantojam vienu enerģijas avotu, kas neiztiks - sauli?
Saule ir lieliska būtne. Tas pasaulei nodrošina pietiekami daudz enerģijas, lai darbinātu visu civilizāciju. Vienīgā problēma ir, kā mēs šo enerģiju uztveram un izmantojam? Cik laba ir bezmaksas enerģijas ķekars, ja mēs to nevaram pārveidot par noderīgu datu nesēju? Tajā ir problēma, un to ir daudz grūtāk atrisināt, nekā jūs varētu iedomāties.
“Uzgaidi minūti"Tu saki:"mums ir bijusi komerciāla saules enerģija kopš 1980. gadiem!Un jums būtu taisnība, sakot to. Tomēr nepatikšanas tajā nav kā pārvērst saules enerģiju elektrībā. Mēs jau zinām, kā to izdarīt - tikai ne tādā līmenī, ko var patērēt masveidā. Lai saprastu saules enerģijas robežas, mums jāzina, kā darbojas saules paneļi.
Tāpēc pievienojieties man, kad es iedziļinos saules enerģijas iekšējā darbībā. Sīkāk apskatīsim procesu, kas saistīts ar saules gaismas pārvēršanu dzīvotspējīgā kurināmā avotā.
Saules enerģija sākas, kā jūs varētu gaidīt, ar sauli. Šī milzu uguns bumba, kas karājas debesīs, ir ideāls enerģijas avots. Atšķirībā no oglēm, saule mūsu atmosfēru neaizsedz ar oglekļa dioksīdu. Tas ir viegli pieejams, tāpēc mums nav jābrauc urbt apkārt pasaulei. Darbs ar saules enerģiju nerada draudus cilvēkiem (izņemot varbūt gadījuma rakstura saules apdegumus).
Un galvenokārt saules enerģija ir bez maksas. Izņemot faktisko receptoru izveidi un aprīkojuma uzturēšanu, saules enerģija ar to nav saistīta.
Tātad, kā tas viss darbojas?
Enerģija mums visapkārt ir dažādās formās. Gaisma ir enerģija. Siltums ir enerģija. Kustība ir enerģija. Klusums ir (potenciālā) enerģija. Saule izdala milzīgu gaismas daudzumu, un mūsu mērķis ir šo gaismas enerģiju pārveidot par kaut ko tādu, ko mēs varam izmantot, proti, par elektrisko enerģiju.
Vairumā gadījumu, kad gaisma nonāk objektā, tā tiek pārveidota par siltumenerģiju. Padomājiet par savu pēdējo pludmales apmeklējumu. Apsēžoties saulē, jūsu āda kļuva karsta. Tas ir vienkāršs dzīves fakts, ko mēs visi esam pieredzējuši. Bet pastāv daži materiāli, kas pārvērš gaismu enerģijās, kas nav siltums. Silīcijs ir viens no šiem materiāliem.
Kad gaisma nonāk silīcijā, tā neizklīst kā siltums. Tā vietā elektroni, kas atrodas silīcija molekulā, lēk, pārvietojas, radot elektrisko strāvu. Tomēr, lai šādā veidā izmantotu silīciju, jums ir nepieciešami lieli silīcija kristāli, kas ir pietiekami lieli, lai saražotu ievērojamu daudzumu elektrības.
Vecākās saules tehnoloģijas versijās tika izmantoti silīcija kristāli. Kā izrādījās, šī saules gaismas pārveidošanas metode nebija ļoti iespējama, jo lielos silīcija kristālus ir grūti izaudzēt. Kad kaut kas ir grūti, tā cena paliek augsta. Ja cena paliek augsta, plaša lietošana nav iespējama.
Mūsdienās saules tehnoloģijās tiek izmantots cits materiāls. Šis jaunais materiāls sastāv no vara, indija, gallija un selēna, un to pareizi sauc par vara-indija-gallija-selenīdu vai CIGS. Atšķirībā no silīcija, no CIGS izgatavotie kristāli ir mazāki un lētāki, taču, pārveidojot saules gaismu, tie ir daudz neefektīvāki nekā silīcijs.
Un tur mēs esam šodien. Saules elektrība veido ļoti nelielu daļu no pasaules enerģijas ražošanas, un tā tas paliks līdz zinātniekiem vai nu atrodiet jaunu materiālu, kas darbojas tikpat labi kā silīcijs, vai arī atrodiet metodi, kā lēti ražot lielu silīciju kristāli.
Tik neefektīvas kā šobrīd saules paneļi, ir dažas metodes, kuras izmanto, lai uzlabotu saules enerģijas iegūšanu un uzglabāšanu. Viens veids ir izmantot akumulatoru, kas uzkrāj enerģiju, ļaujot to patērēt, ja nav saules - naktī un mākoņainās dienās. Vēl viens veids ir izmantot heliostatu.
Kas ir heliostat? Jūs to varat uzskatīt par lielu spoguli (vai daudziem spoguļiem), kas piestiprināts pie rotējoša staba vai platformas (vai daudziem poliem un platformām). Atšķirībā no saules paneļiem, heliostati tieši neuzsūc sauli; tā vietā viņi izmanto spoguļus, lai novirzītu saules gaismu un novirzītu to uz stacionāriem saules paneļiem absorbcijai.
Heliostatus galvenokārt kontrolē datori. Šie datori tiek baroti ar noteiktiem datu fragmentiem (heliostata atrašanās vieta, saules atrašanās vieta) panelis, laiks un datums) un dati tiek sagriezti, līdz dators var aprēķināt saules atrašanās vietu debesis. Kad tas ir izdarīts, dators pielāgo spoguļa leņķi tā, lai saules gaisma atspīdētu no tā un sasniegtu mērķa saules paneli.
Lielākais heliostata ieguvums ir tas, ka daudzus no tiem var izvietot tā, lai tie būtu vērsti uz vienu saules receptoru. Lai arī parasti saules panelis var saņemt tikai nelielu saules gaismas pārklājumu, heliostattu izkārtojums var krasi pastiprināt pārveidojamās gaismas daudzumu.
Bet pat ar heliostatiem saules enerģijai vēl ir tāls ceļš ejams, pirms to var izmantot plašā mērogā. Ja tas nebūtu saistīts ar konvertēšana faktiskā saules gaisma, saules enerģija mūsu civilizācijai būtu visvairāk atjaunojamā, pieejamākā un videi draudzīgākā degviela. Tas ir, līdz saule eksplodē.
Attēla kredīts: Saules paneļa ilustrācija caur Shutterstock, Fotoattēls no saules paneļa caur Shutterstock
Džoelam Lī ir B.S. datorzinātnēs un vairāk nekā sešu gadu profesionālajā rakstīšanas pieredzē. Viņš ir MakeUseOf galvenais redaktors.