Was ist die Zukunft der Sonnenenergie?

Im 21. Jahrhundert ist die Solarenergie bereits Teil des täglichen Lebens geworden. Von solaren beheizten Schwimmbädern bis hin zu sonnenbetriebenen Häusern gibt es viele Beispiele, die die nützliche Anwendung der sauberen, sicheren, nachhaltigen Kraft der Sonne zeigen. Da die Besorgnis über die Auswirkungen von brennenden fossilen Brennstoffen und die Möglichkeit der anstrengenden nicht erneuerbaren Energiequellen wächst, sieht die Zukunft der Sonnenenergie hell aus. Ab 2013 ist die Technologie nicht ohne Probleme, und bisher waren die Anwendungen meist relativ gering, aber in diesem Bereich wurde viel geforscht, und es gab eine Reihe sehr vielversprechender Entwicklungen.

Die Sonne ist möglicherweise eine große Quelle für erneuerbare, saubere Energie. Einige schätzen, dass Sonnenlicht 10.000 -mal so viel Kraft erzeugen könnte wie die Erde, die um die Wende des 21. Jahrhunderts verwendet wird. Es gibt jedoch große technologische Herausforderungen, um diese Energie effektiv zu nutzen. Es gibt eine Reihe von UnterschiedenNT -Technologien verfügbar und in der Entwicklung, die Sonnenlicht verwenden, um Strom zu liefern. Alternativ kann es verwendet werden, um Elektrizität unter Verwendung von Photovoltaik -Zellen (PV) zu erzeugen, die auf Sonnenkollektoren angeordnet sind. Eine dritte Methode besteht darin, das Sonnenlicht auf ein Ziel zu konzentrieren, um Wärme zu erzeugen, die direkt für industrielle Zwecke verwendet werden kann, oder um Strom zu liefern.

Solarmodule

Diese Felder basieren auf den photoelektrischen Effekt, bei dem bestimmte Substanzen einen kleinen elektrischen Strom erzeugen, wenn es Licht ausgesetzt ist. Photovoltaikzellen werden konstruiert, um diesen Effekt zu nutzen, und Solarmodule bestehen aus großen Arrays dieser Geräte, die so viel Sonnenlicht wie möglich erhalten. Zusammen können sie erhebliche Mengen an Strom erzeugen. Obwohl sie ab 2013 relativ ineffizient sind, normalerweise hAve sehr niedrige laufende und wartungskosten und kann sehr effektiv für die Bereitstellung von Strom für Häuser sein. Es findet viel Forschung statt, um die Effizienz zu verbessern und Zellen aus billigeren Materialien zu konstruieren.

Die meisten Solarmodule bestehen aus kristallinen Silizium-PV-Zellen, die bei der Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität 18-24% effizient sind. Eine Reihe von Alternativen werden jedoch untersucht. Dünne Filmzellen können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden. Obwohl diese derzeit weniger effizient sind als Standard -PV -Zellen, sind sie leicht, flexibel und billiger herzustellen. Multi -Jub -Zellen können eine Effizienz von mehr als 43%erreichen. Sie sind so strukturiert, dass verschiedene Teile der Zelle so abgestimmt sind, dass sie Sonnenlicht in bestimmten Wellenlängenbereichen erfassen, anstatt einen einzelnen Rezeptor zu haben, der einen Teil der verfügbaren Energie verpasst.

Ein weiterer vielversprechender Bereich ist die farbstoffsensibilisierte Solarzelle (DSSC), die manchmal als Gratzel-Zelle bezeichnet wird, nach Michael Gratzel, der zuerst dEvelop hat es in den neunziger Jahren entwickelt. Diese verwenden einen Farbstoff, um Sonnenenergie zu erfassen und einen Elektronenfluss zu erzeugen, der über eine flüssige Elektrolytschicht unten aufgefüllt wird. Obwohl sie potenziell billig zu produzieren, sind sie nur etwa 12% effizient, und es gibt Probleme mit der Haltbarkeit, die sich auf die kommerzielle Verwendung auswirken können. Zum Beispiel kann die Flüssigkeit unter kalten Bedingungen einfrieren oder sich erweitern, wenn sie warm ist, und kann auslaufen. Forscher haben eine Version der Zelle entwickelt, in der der störende Flüssigelektrolyt durch ein solides Material ersetzt wird und den Weg für billige und langlebige Sonnenkollektoren öffnet.

Zusätzlich zur Entwicklung billigerer und effizienterer Photovoltaikzellen liegt ein wichtiger Teil der Zukunft der Sonnenenergie in der Konstruktion neuer Gebäude und der Nachrüstung vieler älterer. Einige Experten sagen voraus, dass die meisten, wenn nicht alle neuen Gebäude Sonnenkollektoren auf Dächern installieren werden. Da diese auch leicht angepasst werden können, erhalten viele ältere Gebäude möglicherweise Upgrades, um Strom aus zu betreibendie Sonne. Experten und Umweltschützer hoffen, dass das Gebäude mit Grünsenergie von den Regierungen durch großzügige Steueranreize, Ausnahmen und Zuschüsse für den alternativen Energieverbrauch ermutigt wird.

Solarmodule auf einem Dach können in einigen Bereichen den Energiebedarf eines Hauses oder den größten Teil des Hauses bieten. In Fällen, in denen Menschen in mehrstöckigen Unterkünften leben, ist die Menge des Dachraums jedoch im Vergleich zur Anzahl der Häuser sehr gering. Während klein, individuell, können Anwendungen einen Teil der Belastung vom elektrischen Netz nehmen, wenn die Sonne den Strombedarf von Städten und Industrien liefern soll, muss seine Zukunft in großen solaren Stromerzeugungstationen liegen.

Das größte Problem mit der Nutzung der Sonnenenergie unter Verwendung von PV -Zellen ist der Raum, der zum Aufbau der Kraftwerke erforderlich ist. Eine Anlage besteht aus Tausenden von Sonnenkollektoren, ähnlich wie in alternativen Energiehäusern, die derzeit installiert sind. Aus diesem Grund benötigen sie einen konstant sonnigen Bereich und eine beträchtliche Menge an Platz. CuRrentent umfasst der der größten Kraftwerke der Welt mehr als 10 Quadratmeilen (16,9 km ² ) und erzeugt genug Strom, um etwa 200.000 Häuser zu betreiben. Einige Experten schlagen vor, dass es erforderlich wäre, um für die gesamten Vereinigten Staaten Macht für die gesamte Vereinigte Staaten zu liefern, die ungefähr 100,9 km pro Seite ist, wahrscheinlich irgendwo im Wüstenklima des amerikanischen Südwestens.

Alternativen zu Sonnenkollektoren

Es gibt eine Reihe anderer Möglichkeiten für die groß angelegte Nutzung der Kraft der Sonne. Ein Beispiel ist die Konzentration der Solarleistungstechnologie (CSP). Anstatt Strom direkt zu erzeugen, konzentrieren sich diese Sonneneinstrahlung auf das Heizen von Wasser und sorgt für Dampf für eine Turbine, die wie ein herkömmliches Kraftwerk Strom erzeugt. Sie können aus Arrays von Parabolspiegeln bestehen, die das Sonnenlicht auf eine mit Flüssigkeit gefüllte lineare Röhre konzentrieren. Alternativ kann die Hitze von der Sonne durch einen Parabolspiegel konzentriert werden, um eine Flüssigkeit zu erhitzen, die einen Stirling -Motor antreibt, den die Provi produziertDes die mechanische Energie für die Stromerzeugung.

Ein weiteres bewährtes System ist der „Power Tower“, bei dem eine Reihe von Sonnenspiegeln die Hitze von der Sonne auf einem Flüssigkeitsbehälter fokussiert, mit dem ein Generator Dampf liefert. Eine Reihe von Pflanzen ist in Betrieb und erzeugt 10 bis 20 Megawatt Strom. Zukünftige Pflanzen können bis zu 200 Megawatt liefern.

die Zukunft

Ein ermutigender Trend in Bezug auf die Zukunft der Solarenergie ist, dass viele der größten Innovatoren der Welt ihre Talente und Mittel auf die Verbesserung der alternativen Energietechnologie konzentrieren. Viele Auszeichnungssysteme - finanziert von verschiedenen Regierungen auf der ganzen Welt - konzentrieren sich auf die wirtschaftliche Bereitstellung von Solarenergie und in großem Umfang. In vielen Ländern erhalten die Bürger finanzielle Anreize für die Umstellung auf „grüne“ Energiequellen und die Installation ihrer eigenen Sonnenkollektoren.

Obwohl es ab 2013 viele ermutigende Anzeichen dafür gibt, dass die Regierungen die Bedürfnisse anerkennenFür alternative Energiequellen und die Förderung der Forschung zu Sonnenenergie liegt die Antwort zum Teil in den Händen der Bürger der Welt. Was gewöhnliche Bürger kaufen und unterstützen, wird die Trends der Zukunft beeinflussen. Durch die Installation von Solarmodulen, Spenden an Forschungsorganisationen, die an alternativen Energien beteiligt sind, einen Universitätsabschluss in einem verwandten Thema annehmen und für Maßnahmen zur Förderung der alternativen Energieentwicklung stimmen, kann jeder die Zukunft der Sonnenenergie haben.