太陽エネルギーの未来は何ですか？
21世紀には、太陽光発電はすでに日常生活の一部になっています。太陽熱のスイミングプールから太陽に駆られた家まで、太陽の清潔で安全で持続可能な力の有用な適用を示す多くの例があります。化石燃料の燃焼の影響と、再生不可能なエネルギー源を使い果たす可能性について懸念が高まるにつれて、太陽エネルギーの未来は明るく見えます。 2013年の時点で、この技術には問題がないわけではなく、これまでのところ、アプリケーションはほとんど比較的小規模でしたが、この分野では多くの研究が行われており、非常に有望な開発がたくさんあります。
太陽は潜在的に再生可能エネルギーの巨大な供給源です。日光は、21世紀の変わり目に使用された地球の10,000倍の力を生み出す可能性があると推定する人もいます。ただし、そのエネルギーを効果的に活用する際には、主要な技術的課題が満たされています。多くの違いがあります日光を使用して電力を供給するために利用可能なNTテクノロジー、および開発中です。
日光は、単に水を加熱するために使用できます。あるいは、ソーラーパネルに配置された太陽光発電（PV）細胞を使用して電気を生成するために使用できます。 3番目の方法は、ターゲットに日光を集中して熱を生成することです。これは、産業目的で直接使用されるか、電気を提供するために使用できます。
ソーラーパネル
これらのパネルは光電効果に依存しており、特定の物質は光にさらされると小さな電流を生成します。太陽電池はこの効果を活用するために構築されており、ソーラーパネルは、できるだけ多くの日光を受け取るように位置するこれらのデバイスの大きな配列で構成されています。一緒に、彼らはかなりの量の電力を生成することができます。 2013年の時点で、それらは比較的非効率的ですが、通常はh非常に低いランニングとメンテナンスコストがあり、家に電力を提供するのに非常に効果的です。効率を改善し、より安価な材料から細胞を構築するために多くの研究が行われています。
ほとんどのソーラーパネルは、太陽光を電気に変換するのに18〜24％効率的な結晶性シリコンPV細胞で構成されています。ただし、多くの代替案が調査中です。薄膜細胞は、さまざまな材料から作ることができます。これらは現在、標準のPVセルよりも効率が低いですが、軽量で柔軟で、製造が安価です。多機能細胞は43％以上の効率を達成できます。それらは、利用可能なエネルギーの一部を見逃している単一の受容体を持つのではなく、特定の波長範囲で日光を捕らえるように細胞のさまざまな部分が調整されるように構成されています。
もう1つの有望な領域は、最初のdにちなんでマイケルグラッツェルにちなんで、グラッツェル細胞と呼ばれることもある色素感染太陽電池（DSSC）です。1990年代にそれを回避しました。これらは染料を使用して太陽エネルギーを捉え、下の液体電解質層を介して補充される電子の流れを生成します。生産するのは潜在的に安価ですが、それらはわずか12％効率が高く、耐久性には商業使用に影響を与える可能性があります。たとえば、液体は寒い状態で凍結したり、暖かいときに膨張したり、漏れたりする可能性があります。研究者は、厄介な液体電解質が固体材料に置き換えられる細胞のバージョンを開発し、安価で耐久性のあるソーラーパネルへの道を開きます。
より安価でより効率的な太陽電池の開発に加えて、太陽エネルギーの未来の重要な部分は、新しい建物の建設と多くの古い建物の改造にあります。一部の専門家は、すべてではないにしても、ほとんどの新しい建物が屋根にソーラーパネルを設置すると予測しています。これらも簡単に取り付けられるため、多くの古い建物はアップグレードを受けて電力を稼ぐことができます太陽。専門家と環境保護主義者は、寛大な税制上の優遇措置、免除、代替エネルギー使用の助成金を通じて、緑のエネルギーの建物が政府によって奨励されることを望んでいます。
屋根の上のソーラーパネルは、一部の地域では、家のエネルギーニーズのすべてまたはほとんどを提供できます。ただし、人々が複数階建ての宿泊施設に住んでいる場合、屋根スペースの量は家の数に比べて非常に少ないです。個々の小規模ですが、太陽が都市や産業の電力ニーズを提供するためには、電気グリッドからの緊張の一部を取り除くことができますが、その将来は大きな太陽光発電の発電所にある必要があります。
PV細胞を使用した太陽エネルギーの利用に直面している最大の問題は、発電所の建設に必要なスペースです。プラントは、代替エネルギーの家に現在設置されているものとは異なり、数千のソーラーパネルで構成されています。このため、一貫して日当たりの良いエリアとかなりの量のスペースが必要です。 cuRRENLY世界最大の発電所の1つは、10平方マイル（16.9 km 2 ）をカバーし、約20万戸の家を運転するのに十分な電力を作成します。一部の専門家は、米国全体に電力を提供するためには、おそらくアメリカ南西部の砂漠気候のどこかにある面積あたり約100マイル（160.9 km）が必要になると示唆しています。
ソーラーパネルの代替
太陽の力の大規模な利用には、他の多くの可能性が存在します。 1つの例は、集中太陽光発電（CSP）テクノロジーです。これらの濃縮日光を直接発生させるのではなく、水を加熱して、従来の発電所のように電力を生成するタービンを駆動する蒸気を提供します。それらは、液体で満たされた線形チューブに日光を集中させる放物線ミラーの配列で構成される場合があります。あるいは、太陽からの熱は放物線鏡で集中して、スターリングエンジンを駆動する液体を加熱することができます。発電の機械的エネルギー。
別の実績のあるシステムは、「パワータワー」です。そこでは、太陽に追跡するフラットミラーの配列が、発電機に蒸気を提供するために使用される液体の容器に太陽から熱を集中させます。多くの植物が稼働しており、10〜20メガワットの電力を生産しています。将来の植物は、最大200メガワットを供給する場合があります。
未来
太陽エネルギーの未来に関連する励ましの傾向は、世界最大のイノベーターの多くが、代替エネルギー技術の改善に才能と資金を集中することを選択していることです。世界中のさまざまな政府によって資金提供された多くの賞のスキームは、経済的に、そして大規模な太陽光発電の提供に焦点を当てています。多くの国で、市民には「グリーン」エネルギー源に切り替え、独自のソーラーパネルを設置するための金銭的インセンティブが与えられています。
2013年の時点で、政府が必要性を認めている多くの励ましの兆候があります代替エネルギー源のために、そして太陽エネルギーの研究を促進するために、答えは一部に世界の市民の手にあります。普通の市民が購入してサポートすることを選択するものは、将来の傾向に影響を与えます。ソーラーパネルを設置し、代替エネルギーに関与する研究組織に寄付し、関連するテーマで大学の学位を取得し、代替エネルギー開発を促進する措置に投票することにより、誰でも太陽エネルギーの未来を発言できます。