Jaka jest przyszłość energii słonecznej?

W XXI wieku energia słoneczna stała się już częścią codziennego życia. Od ogrzewanych słonecznymi basenami po domy zasilane słońcem, istnieje wiele przykładów, które pokazują przydatne zastosowanie czystej, bezpiecznej, zrównoważonej mocy słońca. W miarę wzrostu obaw związanych z skutkami spalania paliw kopalnych i możliwości wyczerpania nie odnawialnych źródeł energii, przyszłość energii słonecznej wygląda jasno. Od 2013 r. Technologia nie jest pozbawiona problemów, a jak dotąd zastosowania były głównie stosunkowo niewielkie, ale w tym obszarze trwają wiele badań i pojawiło się wiele bardzo obiecujących osiągnięć.

Wykorzystanie energii słonecznej

Słońce jest potencjalnie ogromnym źródłem odnawialnej, czystej energii. Niektórzy szacują, że światło słoneczne może wytwarzać 10 000 razy więcej mocy niż Ziemia używana na przełomie XXI wieku. Istnieją jednak poważne wyzwania technologiczne, które należy sprostać skutecznym wykorzystaniu tej energii. Istnieje wiele różnychDostępne technologie NT i w opracowywaniu, które wykorzystują światło słoneczne, aby zapewnić moc.

Światło słoneczne można użyć po prostu do podgrzewania wody, która jest następnie wykorzystywana do zapewnienia centralnego ogrzewania domów. Alternatywnie można go wykorzystać do generowania energii elektrycznej za pomocą ogniw fotowoltaicznych (PV) ułożonych na panele słoneczne. Trzecią metodą jest skoncentrowanie światła słonecznego na celu generowania ciepła, które może być stosowane bezpośrednio do celów przemysłowych lub zapewnić energię elektryczną.

Panele słoneczne

Panele te opierają się na efekcie fotoelektrycznym, w którym niektóre substancje wytwarzają mały prąd elektryczny po wystawieniu na światło. Komórki fotowoltaiczne są budowane w celu wykorzystania tego efektu, a panele słoneczne składają się z dużych układów tych urządzeń ustawionych w celu otrzymania jak największej ilości światła słonecznego. Razem mogą generować znaczne ilości energii elektrycznej. Chociaż od 2013 r. Są one stosunkowo nieefektywne, zwykle hAve bardzo niskie koszty biegania i konserwacji i mogą być bardzo skuteczne w zapewnianiu energii dla domów. Odbywa się wiele badań w zakresie poprawy wydajności i konstruowania komórek z tańszych materiałów.

Większość paneli słonecznych składa się z krystalicznych komórek PV krzemowych, które są w 18-24% wydajne w przekształcaniu światła słonecznego w energię elektryczną. Jednak szereg alternatyw jest badanych. Cienkie komórki można wytwarzać z różnych materiałów. Chociaż są one obecnie mniej wydajne niż standardowe komórki PV, są lekkie, elastyczne i tańsze w produkcji. Komórki multijunkcyjne mogą osiągnąć wydajność ponad 43%. Są one ustrukturyzowane tak, aby różne części komórki są dostrojone do przechwytywania światła słonecznego w określonych zakresach długości fali, zamiast mieć pojedynczy receptor, który pomija część dostępnej energii.

Kolejnym obiecującym obszarem jest wrażliwość na barwnik ogniwo słoneczne (DSSC), czasami nazywane Gratzel Cell, po Michael Gratzel, który najpierw D.ewoluował w latach 90. Wykorzystują one barwnik do przechwytywania energii słonecznej i wytwarzania przepływu elektronów, które są uzupełniane za pomocą ciekłej warstwy elektrolitów poniżej. Chociaż potencjalnie tanie w produkcji, są one tylko około 12% wydajne i występują problemy z trwałością, które mogą wpływać na użytek komercyjny. Na przykład płyn może zamarznąć w chłodne warunkach lub rozszerzać się, gdy jest ciepły, i może wyciekać. Naukowcy opracowali wersję komórki, w której kłopotliwy ciekł elektrolit jest zastępowany stałym materiałem, otwierając drogę dla tanich i trwałych paneli słonecznych.

Oprócz rozwoju tańszych i bardziej wydajnych komórek fotowoltaicznych, ważna część przyszłości energii słonecznej leży w budowie nowych budynków i modernizacji wielu starszych. Niektórzy eksperci przewidują, że większość, jeśli nie wszystkie, nowe budynki będą miały zainstalowane panele słoneczne na dachach. Ponieważ są one również łatwo zamontowane, wiele starszych budynków może odbierać ulepszenia, które można działaćSłońce. Eksperci i ekolodzy mają nadzieję, że rządy będą zachęcać do budowania zielonej energii poprzez hojne zachęty podatkowe, zwolnienia i dotacje na alternatywne zużycie energii.

Panele słoneczne na dachu mogą, w niektórych obszarach, zaspokoić wszystkie lub większość potrzeb energetycznych. Jednak w przypadkach, w których ludzie mieszkają w wielopiętrowym zakwaterowaniu, ilość przestrzeni dachowej jest bardzo mała w porównaniu z liczbą domów. Podczas gdy małe, indywidualne zastosowania mogą odciążyć część siatki elektrycznej, jeśli słońce ma zaspokoić potrzeby mocy miast i branż, jego przyszłość musi leżeć w dużych stacjach wytwarzających energię elektryczną zasilaną energią słoneczną.

Największym problemem stojącym przed wiązką energii słonecznej za pomocą komórek PV jest przestrzeń wymagana do budowy elektrowni. Zakład składa się z tysięcy paneli słonecznych, podobnie jak obecnie zainstalowane w alternatywnych domach energii. Z tego powodu wymagają konsekwentnie słonecznego obszaru i znacznej ilości miejsca. CuRature, jedna z największych stacji energetycznych na świecie obejmuje ponad 10 mil kwadratowych (16,9 km ² ) i tworzy wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby uruchomić około 200 000 domów. Niektórzy eksperci sugerują, że aby zapewnić władzę dla całych Stanów Zjednoczonych, wymagany byłby obszar około 100 mil (160,9 km) na stronie, prawdopodobnie gdzieś w pustynnym klimacie amerykańskiego południowego zachodu.

Alternatywy dla paneli słonecznych

Istnieje szereg innych możliwości związanych z wykorzystaniem mocy Słońca. Jednym z przykładów jest koncentrowanie technologii energii słonecznej (CSP). Zamiast generować elektryczność bezpośrednio, koncentrują światło słoneczne do ogrzewania wody, zapewniając pary do napędzania turbiny, która wytwarza energię elektryczną, podobnie jak konwencjonalna elektrownia. Mogą składać się z tablicy luster parabolicznych, które skupiają światło słoneczne na liniowej rurce wypełnionej cieczy. Alternatywnie, ciepło ze słońca może być skupione przez paraboliczne lustro w celu podgrzewania płynu, który napędza silnik Stirling, który Provides the mechaniczna energia do wytwarzania energii elektrycznej.

Kolejnym sprawdzonym systemem jest „wieża energetyczna”, w której szereg płaskich luster śledzących słońce koncentruje ciepło ze słońca na pojemniku płynu, który jest używany do dostarczania pary dla generatora. Działa wiele roślin, wytwarzając 10-20 megawatów energii elektrycznej. Przyszłe rośliny mogą dostarczyć do 200 megawatów.

przyszłość

Zachęcający trend związany z przyszłością energii słonecznej jest to, że wielu największych na świecie innowatorów decyduje się skoncentrować swoje talenty i fundusze na poprawę alternatywnej technologii energetycznej. Wiele programów nagród - finansowanych przez różne rządy na całym świecie - koncentruje się na dostarczaniu energii słonecznej ekonomicznej i na dużą skalę. W wielu krajach obywatele otrzymują zachęty finansowe do przejścia na „zielone” źródła energii i instalowanie własnych paneli słonecznych.

Chociaż od 2013 r. Istnieje wiele zachęcających oznak, że rządy uznają potrzebęW przypadku alternatywnych źródeł energii i promowania badań w energii słonecznej odpowiedź leży częściowo w rękach obywateli świata. To, co zwykli obywatele decydują się na zakup i wsparcie, wpłynie na trendy przyszłości. Instalując panele słoneczne, przekazując darowizny na organizacje badawcze zaangażowane w alternatywne energie, podejmując dyplom uniwersytecki w powiązanym temacie i głosując za środkami promującymi alternatywny rozwój energii, każdy może mieć powiedzenie przyszłości energii słonecznej.