Jaká je budoucnost sluneční energie?

V 21. století se sluneční energie již stala součástí každodenního života. Od solárních vyhřívaných bazénů po domy poháněné na slunci existuje mnoho příkladů, které ukazují užitečnou aplikaci čisté, bezpečné a udržitelné síly slunce. S rostoucí obavy o účinky spalování fosilních paliv a možnosti vyčerpávajících neobnovitelných zdrojů energie vypadá budoucnost sluneční energie jasně. Od roku 2013 není tato technologie bez jejích problémů a dosud byly aplikace většinou relativně v malém měřítku, ale v této oblasti probíhá velká část výzkumu a došlo k řadě velmi slibných vývojů.

využívající sluneční energii

Slunce je potenciálně obrovským zdrojem obnovitelné čisté energie. Někteří odhadují, že sluneční světlo může produkovat 10 000krát větší sílu, jakou se Země používala na přelomu 21. století. Při efektivním využití této energie však mají být splněny hlavní technologické výzvy. Existuje řada rozdílůNT technologie dostupné a ve vývoji, které používají sluneční světlo k zajištění energie. Alternativně ji lze použít k výrobě elektřiny pomocí fotovoltaických (PV) buněk uspořádaných na solárních panelech. Třetí metodou je soustředit sluneční světlo na cíl pro generování tepla, které lze použít přímo pro průmyslové účely nebo pro poskytování elektřiny.

Solární panely

Tyto panely se spoléhají na fotoelektrický efekt, kde určité látky produkují malý elektrický proud, když jsou vystaveny světlu. Fotovoltaické buňky jsou konstruovány tak, aby tento efekt využily, a solární panely se skládají z velkých polí těchto zařízení umístěných tak, aby dostávaly co nejvíce slunečního světla. Společně mohou generovat značné množství elektřiny. Ačkoli od roku 2013 jsou relativně neefektivní, obvykle hAve velmi nízké náklady na běh a údržbu a mohou být velmi efektivní při poskytování energie pro domovy. Velká část výzkumu probíhá ve zlepšování účinnosti a konstrukci buněk z levnějších materiálů.

Většina solárních panelů se skládá z krystalických křemíkových PV buněk, které jsou 18-24% účinné při přeměně slunečního světla na elektřinu. Řada alternativ je však předmětem vyšetřování. Tenké filmové buňky mohou být vyrobeny z různých materiálů. Ačkoli jsou v současné době méně efektivní než standardní PV buňky, jsou k výrobě lehké, flexibilní a levnější. Multijunkční buňky mohou dosáhnout účinnosti více než 43%. Jsou strukturovány tak, aby různé části buňky byly vyladěny tak, aby zachytily sluneční světlo na specifických rozsazích vlnových délek, spíše než mít jediný receptor, který postrádá část dostupné energie.

Další slibnou oblastí je solární článek senzibilizovaná barviva (DSSC), někdy nazývaná buňka Gratzel, po Michaelu Gratzelovi, který nejprve dEveloped to v 90. letech. Tito používají barvivo k zachycení sluneční energie a produkují tok elektronů, které jsou doplněny prostřednictvím kapalné elektrolytové vrstvy níže. Ačkoli jsou potenciálně levné na výrobu, jsou pouze asi 12% efektivní a existují problémy s trvanlivostí, které mohou ovlivnit komerční použití. Například kapalina může zamrznout v chladných podmínkách nebo expandovat, když je teplá, a může unikat. Vědci vyvinuli verzi buňky, ve které je problematický kapalný elektrolyt nahrazen pevným materiálem a otevírá cestu pro levné a odolné solární panely.

Kromě vývoje levnějších a účinnějších fotovoltaických buněk spočívá v konstrukci nových budov a dovybavení mnoha starších. Někteří odborníci předpovídají, že většina, ne -li všechny, nové budovy budou mít na střešech nainstalované solární panely. Protože se také snadno namontují, mnoho starších budov může dostávat upgrady, které budou mít na energiiSlunce. Odborníci a environmentalisté doufají, že budova zelené energie bude podporována vládami prostřednictvím velkorysých daňových pobídek, osvobození a grantů na alternativní spotřebu energie.

Solární panely na střeše mohou v některých oblastech poskytovat všechny nebo většinu energetických potřeb domu. V případech, kdy lidé žijí ve vícepodlažním ubytování, je však množství střešního prostoru ve srovnání s počtem domů velmi malé. I když jsou malé, individuální, aplikace mohou odstranit část namáhání z elektrické sítě, pokud má slunce poskytovat výkonové potřeby měst a průmyslových odvětví, musí jeho budoucnost ležet ve velkých stanicích výroby elektřiny na solární energii.

Největším problémem, kterému čelí využití sluneční energie pomocí PV buněk, je prostor potřebný k vytvoření elektráren. Rostlina se skládá z tisíců solárních panelů, na rozdíl od těch, které jsou v současné době instalovány v alternativních energetických domech. Z tohoto důvodu vyžadují důsledně slunnou oblast a značné množství prostoru. CuJedna z největších elektráren na světě, která se vztahuje na více než 10 čtverečních mil (16,9 km 2 ) a vytváří dostatek elektřiny pro provoz asi 200 000 domů. Někteří odborníci naznačují, že poskytnout moc pro celé Spojené státy, byla by vyžadována oblast přibližně 100 mil (160,9 km) na stranu, pravděpodobně někde v pouštním klimatu amerického jihozápadu.

Alternativy ke solárním panelům

Pro rozsáhlé využití síly Slunce existuje řada dalších možností. Jedním z příkladů je koncentrace technologie sluneční energie (CSP). Spíše než přímé výroby elektřiny, tyto koncentrují sluneční světlo na zahřívání vody a poskytují páru pro řízení turbíny, která vyrábí elektřinu stejně jako konvenční elektrárna. Mohou se skládat z polí parabolických zrcadel, která zaměřují sluneční světlo na lineární trubici naplněnou kapalinou. Alternativně může být teplo ze slunce zaostřeno parabolickým zrcadlem pro zahřívání tekutiny, která řídí Stirling Engine, který provizídes mechanická energie pro výrobu elektřiny.

Dalším osvědčeným systémem je „Power Tower“, ve kterém řada plochých zrcadel sledování slunce zaostává teplo ze slunce na nádobě kapaliny, která se používá k poskytování páry pro generátor. Provozuje řada rostlin a produkuje 10-20 megawattů elektřiny. Budoucí rostliny mohou dodávat až 200 megawattů.

Budoucnost

Jedním povzbudivým trendem týkajícím se budoucnosti sluneční energie je to, že mnoho z největších světových inovátorů se rozhodne zaměřit svůj talent a finanční prostředky na zlepšení alternativní energetické technologie. Mnoho schémat ocenění - financované různými vládami po celém světě - se zaměřuje na ekonomickou poskytování sluneční energie a ve velkém měřítku. V mnoha zemích dostávají občané finanční pobídky k přechodu na „zelené“ zdroje energie a instalaci vlastních solárních panelů.

Ačkoli od roku 2013 existuje mnoho povzbudivých známek, že vlády uznávají potřebuPro alternativní zdroje energie a podporu výzkumu sluneční energie spočívá odpověď částečně v rukou občanů světa. To, co obyčejní občané se rozhodnou koupit a podporovat, ovlivní trendy budoucnosti. Instalací solárních panelů, darováním výzkumným organizacím zapojeným do alternativních energií, vysokoškolským titulem v souvisejícím předmětu a hlasováním o opatřeních podporujících alternativní energetický rozvoj, může mít kdokoli slovo o budoucnosti sluneční energie.