Quel est l'avenir de l'énergie solaire?
Au 21e siècle, l'énergie solaire fait déjà partie de la vie quotidienne. Des piscines chauffées solaires aux maisons à moteur solaire, il existe de nombreux exemples qui démontrent l'application utile de la puissance propre, sûre et durable du soleil. À mesure que la préoccupation se développe concernant les effets de la combustion de combustibles fossiles et la possibilité d'épuiser les sources d'énergie non renouvelables, l'avenir de l'énergie solaire semble brillant. Depuis 2013, la technologie n'est pas sans problèmes, et jusqu'à présent, les applications ont été surtout relativement faibles, mais de nombreuses recherches se déroulent dans ce domaine, et il y a eu un certain nombre de développements très prometteurs.
exploitant l'énergie solaire
Le soleil est potentiellement une énorme source d'énergie renouvelable et propre. Certains estiment que la lumière du soleil pourrait produire 10 000 fois plus de puissance que la terre utilisée au tournant du 21e siècle. Il y a cependant des défis technologiques majeurs à relever pour exploiter efficacement cette énergie. Il y a un certain nombre de difficultésLes technologies NT disponibles et en cours de développement qui utilisent la lumière du soleil pour fournir de la puissance.
La lumière du soleil peut être utilisée simplement pour chauffer l'eau qui est ensuite utilisée pour fournir un chauffage central pour les maisons. Alternativement, il peut être utilisé pour produire de l'électricité à l'aide de cellules photovoltaïques (PV) disposées sur des panneaux solaires. Une troisième méthode consiste à concentrer la lumière du soleil sur une cible pour générer de la chaleur, qui peut être utilisée directement à des fins industrielles, ou pour fournir de l'électricité.
Panneaux solaires
Ces panneaux reposent sur l'effet photoélectrique, où certaines substances produisent un petit courant électrique lorsqu'ils sont exposés à la lumière. Les cellules photovoltaïques sont construites pour exploiter cet effet, et les panneaux solaires sont constitués de grands réseaux de ces dispositifs positionnés pour recevoir autant de soleil que possible. Ensemble, ils peuvent générer des quantités importantes d'électricité. Bien que, en 2013, ils sont relativement inefficaces, ils sont normalement hAVE les coûts de fonctionnement et de maintenance très faibles, et peuvent être très efficaces pour fournir une alimentation pour les maisons. De nombreuses recherches se déroulent pour améliorer l'efficacité et construire des cellules à partir de matériaux moins chers.
La plupart des panneaux solaires sont constitués de cellules PV de silicium cristalline, qui sont efficaces de 18 à 24% pour convertir la lumière du soleil en électricité. Cependant, un certain nombre d'alternatives font l'objet d'une enquête. Les cellules à couches minces peuvent être fabriquées à partir d'une variété de matériaux. Bien que ceux-ci soient actuellement moins efficaces que les cellules PV standard, elles sont légères, flexibles et moins chères à fabriquer. Les cellules multidjonction peuvent atteindre une efficacité de plus de 43%. Ils sont structurés de sorte que différentes parties de la cellule sont réglées pour capturer la lumière du soleil à des gammes de longueurs d'onde spécifiques, plutôt que d'avoir un seul récepteur qui manque une partie de l'énergie disponible.
Une autre zone prometteuse est la cellule solaire sensibilisée au colorant (DSSC), parfois appelé la cellule Gratzel, après Michael Gratzel, qui d'abord Da évoqué dans les années 1990. Ceux-ci utilisent un colorant pour capturer l'énergie solaire et produire un flux d'électrons, qui sont reconstitués via une couche d'électrolyte liquide ci-dessous. Bien que potentiellement bon marché à produire, ils ne sont qu'environ 12% efficaces, et il y a des problèmes de durabilité qui peuvent affecter l'utilisation commerciale. Par exemple, le liquide peut geler dans des conditions froids ou se développer lorsqu'il est chaud et peut fuir. Les chercheurs ont développé une version de la cellule dans laquelle l'électrolyte liquide gênant est remplacé par un matériau solide, ouvrant la voie à des panneaux solaires bon marché et durables.
En plus du développement de cellules photovoltaïques moins chères et plus efficaces, une partie importante de l'avenir de l'énergie solaire réside dans la construction de nouveaux bâtiments et la modernisation de nombreuses personnes plus anciennes. Certains experts prédisent que la plupart, sinon la totalité, les nouveaux bâtiments auront des panneaux solaires installés sur les toits. Étant donné que ceux-ci sont également facilement équipés, de nombreux bâtiments plus anciens peuvent recevoir des mises à niveau pour fonctionner sur l'alimentation à partir dele soleil. Les experts et les écologistes espèrent que le bâtiment vert-énergie sera encouragé par les gouvernements grâce à de généreuses incitations fiscales, exemptions et subventions pour une consommation d'énergie alternative.
Les panneaux solaires sur un toit peuvent, dans certaines zones, fournir à tous les besoins énergétiques d'une maison. Dans les cas où les gens vivent dans un hébergement à plusieurs étages, la quantité d'espace de toit est très faible par rapport au nombre de maisons. Bien que petit, individuel, les applications peuvent éliminer une partie de la tension du réseau électrique, si le soleil veut fournir les besoins en puissance des villes et des industries, son avenir doit se trouver dans de grandes stations de production d'électricité à énergie solaire.
Le plus gros problème auquel est confronté le harnais de l'énergie solaire à l'aide de cellules PV est l'espace nécessaire pour construire les centrales électriques. Une plante est composée de milliers de panneaux solaires, un peu comme ceux actuellement installés sur des maisons à énergie alternative. Pour cette raison, ils nécessitent une zone toujours ensoleillée et une quantité considérable d'espace. CuRectement, l'une des plus grandes centrales électriques au monde couvre plus de 10 milles carrés (16,9 km
2 ) et crée suffisamment d'électricité pour gérer environ 200 000 maisons. Certains experts suggèrent que pour fournir de l'énergie à l'ensemble des États-Unis, une zone d'environ 100 miles (160,9 km) par côté serait nécessaire, probablement quelque part dans le climat désertique du sud-ouest américain.
Alternatives aux panneaux solaires
Un certain nombre d'autres possibilités existent pour le harnais à grande échelle de la puissance du soleil. Un exemple consiste à concentrer la technologie de l'énergie solaire (CSP). Plutôt que de produire de l'électricité directement, ceux-ci concentrent la lumière du soleil pour chauffer l'eau, fournissant de la vapeur pour conduire une turbine qui produit de l'électricité comme une centrale électrique conventionnelle. Ils peuvent être constitués de réseaux de miroirs paraboliques qui concentrent la lumière du soleil sur un tube linéaire rempli de liquide. Alternativement, la chaleur du soleil peut être focalisée par un miroir parabolique pour chauffer un liquide qui entraîne un moteur sauteDes l'énergie mécanique pour la production d'électricité.
Un autre système éprouvé est la «tour de puissance», dans laquelle un éventail de miroirs plats de suivi du soleil concentre la chaleur du soleil sur un récipient de liquide qui est utilisé pour fournir de la vapeur pour un générateur. Un certain nombre de plantes sont en service, produisant 10 à 20 mégawatts d'électricité. Les futures plantes peuvent livrer jusqu'à 200 mégawatts.
L'avenir
Une tendance encourageante relative à l'avenir de l'énergie solaire est que bon nombre des plus grands innovateurs du monde choisissent de concentrer leurs talents et de fonds sur l'amélioration de la technologie d'énergie alternative. De nombreux programmes de récompenses - financés par divers gouvernements du monde entier - se concentrent sur la fourniture de l'énergie solaire économiquement et à grande échelle. Dans de nombreux pays, les citoyens sont des incitations financières à passer à des sources d'énergie «vertes» et à installer leurs propres panneaux solaires.
Bien qu'en 2013, il existe de nombreux signes encourageants que les gouvernements reconnaissent le besoinPour les sources d'énergie alternatives et la promotion de la recherche sur l'énergie solaire, la réponse réside en partie entre les mains des citoyens du monde. Ce que les citoyens ordinaires choisissent d'acheter et de soutenir influenceront les tendances de l'avenir. En installant des panneaux solaires, en faisant un don à des organisations de recherche impliquées dans des énergies alternatives, en obtenant un diplôme universitaire dans un sujet connexe et en votant pour des mesures promouvant le développement d'énergie alternative, n'importe qui peut avoir un avenir de l'énergie solaire.