태양 에너지의 미래는 무엇입니까?
21 세기에 태양 광 발전은 이미 일상 생활의 일부가되었습니다. 태양열 온수 수영장에서 태양열 주택에 이르기까지 깨끗하고 안전하며 지속 가능한 태양의 힘을 유용하게 적용 할 수있는 사례가 많이 있습니다. 화석 연료 연소의 영향과 재생 불가능한 에너지 원을 소진 할 가능성에 대한 관심이 높아짐에 따라 태양 에너지의 미래는 밝게 보입니다. 2013 년 현재이 기술에는 문제가 없으며 지금까지 응용 프로그램의 규모는 비교적 작았지만이 분야에서 많은 연구가 진행되고 있으며, 매우 유망한 개발이 많이있었습니다.
태양 에너지 활용
태양은 잠재적으로 재생 가능한 청정 에너지의 거대한 원천입니다. 어떤 사람들은 햇빛이 지구가 21 세기 초에 사용했던 것보다 10,000 배 많은 전력을 생산할 수 있다고 추정합니다. 그러나 그 에너지를 효과적으로 활용하기 위해서는 해결해야 할 주요 기술적 과제가 있습니다. 태양 광을 사용하여 전력을 공급하는 다양한 기술이 개발 중에 있으며 개발 중에 있습니다.
햇빛은 단순히 물을 가열하는 데 사용될 수 있으며, 그런 다음 가정에 중앙 난방을 제공하는 데 사용됩니다. 대안 적으로, 태양 전지판에 배열 된 광전지 (PV) 셀을 사용하여 전기를 생성하는 데 사용될 수있다. 세 번째 방법은 열을 생성하기 위해 대상에 햇빛을 집중시키는 것입니다. 열은 산업 목적으로 직접 사용되거나 전기를 공급할 수 있습니다.
태양 전지 패널
이 패널은 특정 물질이 빛에 노출 될 때 작은 전류를 생성하는 광전 효과에 의존합니다. 태양 광 전지는이 효과를 이용하도록 구성되며, 태양 전지판은 가능한 한 많은 햇빛을 받도록 배치 된 이러한 장치의 큰 배열로 구성됩니다. 그들은 함께 상당한 양의 전기를 생산할 수 있습니다. 2013 년 기준으로 비효율적이지만 일반적으로 운영 및 유지 관리 비용이 매우 낮으며 가정에 전력을 공급하는 데 매우 효과적 일 수 있습니다. 보다 저렴한 재료로 효율을 개선하고 세포를 구성하는 것에 대한 많은 연구가 진행되고 있습니다.
대부분의 태양 전지판은 결정질 실리콘 PV 전지로 구성되어 있으며, 태양 광을 전기로 변환하는 데 18-24 % 효율적입니다. 그러나 많은 대안들이 조사되고있다. 박막 셀은 다양한 재료로 제조 될 수있다. 이들은 현재 표준 PV 셀보다 효율이 떨어지지 만 가볍고 유연하며 제조 비용이 저렴합니다. 다중 접합 전지는 43 % 이상의 효율을 달성 할 수있다. 이들은 가용 에너지의 일부를 놓치는 단일 수용체를 갖지 않고, 세포의 다른 부분이 특정 파장 범위에서 햇빛을 포착하도록 조정되도록 구성된다.
또 다른 유망한 분야는 1990 년대에 Michael Gratzel이 처음 개발 한 Michael Gratzel에 이어 염료 감응 형 태양 전지 (DSSC)입니다. 이들은 염료를 사용하여 태양 에너지를 포착하고 전자의 흐름을 생성하며, 이는 아래 액체 전해질 층을 통해 보충됩니다. 생산 비용은 저렴하지만 효율성은 12 %에 불과하며 내구성에 문제가있어 상업적 사용에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 액체는 추운 조건에서 얼어 붙거나 따뜻할 때 팽창하여 누출 될 수 있습니다. 연구원들은 번거로운 액체 전해질이 고체 물질로 대체되어 값 싸고 내구성있는 태양 전지판의 길을 여는 셀 버전을 개발했습니다.
보다 저렴하고 효율적인 광전지의 개발 외에도 태양 에너지의 미래에서 중요한 부분은 새로운 건물의 건설과 많은 오래된 건물의 개조에 있습니다. 일부 전문가들은 전부는 아니지만 대부분의 새 건물에 지붕에 태양 전지판이 설치 될 것이라고 예측합니다. 이것들은 또한 쉽게 장착되기 때문에, 많은 오래된 건물들은 태양으로부터 전력을 공급 받아 업그레이드를받을 수 있습니다. 전문가들과 환경 론자들은 정부가 다양한 세금 인센티브, 면제 및 대체 에너지 사용 보조금을 통해 녹색 에너지 구축을 장려하기를 희망합니다.
지붕 위의 태양 전지판은 일부 지역에서 가정의 에너지 요구 전부 또는 대부분을 제공 할 수 있습니다. 그러나 사람들이 다층 숙박 시설에 거주하는 경우 주택 수에 비해 지붕 공간이 매우 적습니다. 소규모의 개별 응용 프로그램은 전력망에서 약간의 부담을 겪을 수 있지만, 태양이 도시와 산업의 전력 요구를 제공하려면 미래는 대형 태양열 발전 발전소에 있어야합니다.
PV 전지를 사용하여 태양 에너지를 활용하는 데 직면하는 가장 큰 문제는 발전소 건설에 필요한 공간입니다. 발전소는 현재 대체 에너지 주택에 설치된 것과 달리 수천 개의 태양 전지판으로 구성되어 있습니다. 이 때문에 일관되게 맑은 지역과 상당한 공간이 필요합니다. 현재 세계에서 가장 큰 발전소 중 하나는 10 평방 마일 (16.9km 2 ) 이상을 커버하며 약 20 만 가정을 운영하기에 충분한 전력을 생산합니다. 일부 전문가들은 미국 전역에 전력을 공급하기 위해서는 아마도 미국 남서부의 사막 기후 어딘가에 약 100 마일 (160.9km)의 면적이 필요할 것이라고 제안합니다.
태양 전지 패널에 대한 대안
태양의 힘을 대규모로 활용하기위한 다른 많은 가능성들이 존재합니다. 한 가지 예는 태양 광 발전 (CSP) 기술입니다. 전기를 직접 생성하는 대신 태양열을 온수에 집중시켜 기존의 발전소처럼 전기를 생산하는 터빈을 구동하는 증기를 공급합니다. 액체로 채워진 선형 튜브에 햇빛을 집중시키는 포물면 거울 어레이로 구성 될 수 있습니다. 대안 적으로, 태양으로부터의 열은 포물선 거울에 의해 집중되어 스털링 엔진을 구동하는 유체를 가열하여 전기 생성을위한 기계적 에너지를 제공 할 수있다.
또 다른 입증 된 시스템은“파워 타워”로, 태양 추적 평면 거울 어레이는 태양열을 발전기에 증기를 공급하는 데 사용되는 액체 용기에 집중시킵니다. 10-20 메가 와트의 전기를 생산하는 많은 공장이 운영되고 있습니다. 미래의 플랜트는 최대 200 메가 와트를 제공 할 수 있습니다.
미래
태양 에너지의 미래와 관련된 고무적인 추세 중 하나는 세계 최고의 혁신가들이 대체 에너지 기술 개선에 재능과 자금을 집중적으로 선택한다는 것입니다. 전 세계 여러 정부가 자금을 지원하는 많은 수상 제도는 경제적으로 대규모로 태양 광 발전을 제공하는 데 중점을두고 있습니다. 많은 국가에서 시민들은“녹색”에너지 원으로 전환하고 자체 태양 전지판을 설치하는 데 대한 재정적 인센티브를받습니다.
2013 년 현재, 정부가 대체 에너지 원의 필요성을 인정하고 태양 에너지에 대한 연구를 추진하고 있다는 고무적인 징후가 많이 있지만, 그 답은 세계 시민의 손에 달려 있습니다. 일반 시민이 사고 선택하는 것은 미래의 트렌드에 영향을 미칩니다. 태양 에너지 패널을 설치하고, 대체 에너지에 관련된 연구 기관에 기부하고, 관련 주제에 대한 대학 학위를 취득하고, 대체 에너지 개발을 촉진하는 조치에 투표함으로써 누구나 태양 에너지의 미래를 말할 수 있습니다.