21. yüzyılda, güneş enerjisi zaten günlük yaşamın bir parçası haline geldi. Güneş enerjili ısıtmalı yüzme havuzlarından güneş enerjili evlere, güneşin temiz, güvenli ve sürdürülebilir gücünün kullanışlı bir şekilde uygulandığını gösteren birçok örnek vardır. Fosil yakıtların yakılmasının etkileri ve yenilenemeyen enerji kaynaklarını tüketme olasılığı ile ilgili endişeler arttıkça, güneş enerjisinin geleceği de parlak görünüyor. 2013 itibariyle, teknoloji problemsiz değildir ve şimdiye kadar uygulamalar çoğunlukla küçük ölçekli olmakla birlikte, bu alanda çok fazla araştırma yapılmaktadır ve çok umut verici gelişmeler yaşanmıştır.
Güneş Enerjisinden Yararlanma
Güneş potansiyel olarak büyük bir yenilenebilir, temiz enerji kaynağıdır. Bazıları güneş ışığının, 21. yüzyılın başında kullanılan Dünya'dan 10.000 kat daha fazla güç üretebileceğini tahmin ediyor. Bununla birlikte, bu enerjiyi etkin bir şekilde kullanmak için karşılaşılması gereken önemli teknolojik zorluklar vardır. Güç sağlamak için güneş ışığını kullanan ve geliştirilmekte olan birkaç farklı teknoloji vardır.
Güneş ışığı, daha sonra evler için merkezi ısıtma sağlamak için kullanılan suyu ısıtmak için kullanılabilir. Alternatif olarak, güneş panellerinde düzenlenen fotovoltaik (PV) hücreleri kullanarak elektrik üretmek için kullanılabilir. Üçüncü bir yöntem, güneş ışığını doğrudan endüstriyel amaçlarla kullanılabilecek ısı üretmek için bir hedefe yoğunlaştırmak veya elektrik sağlamaktır.
Solar paneller
Bu paneller, bazı maddelerin ışığa maruz kaldıklarında küçük bir elektrik akımı ürettiği fotoelektrik etkilere dayanmaktadır. Fotovoltaik hücreler bu etkiden yararlanmak için üretilmiştir ve güneş panelleri, bu cihazların mümkün olduğu kadar fazla güneş ışığı alacak şekilde konumlandırılmış büyük dizilerinden oluşur. Birlikte, önemli miktarda elektrik üretebilirler. 2013 itibariyle, nispeten verimsiz olmalarına rağmen, normalde çok düşük işletme ve bakım maliyetlerine sahiptirler ve evler için güç sağlamada çok etkili olabilirler. Verimliliğin arttırılması ve daha ucuz malzemelerden hücre oluşturulması konusunda çok sayıda araştırma yapılmaktadır.
Güneş panellerinin çoğu, güneş ışığını elektriğe dönüştürmede% 18-24 etkili olan kristalli silikon PV hücrelerinden oluşur. Bununla birlikte, bazı alternatifler araştırılmaktadır. İnce film hücreleri, çeşitli malzemelerden yapılabilir. Bunlar şu anda standart PV hücrelerinden daha az verimli olsalar da, hafif, esnek ve üretilmeleri daha ucuzdur. Çok işlevli hücreler% 43'ten daha fazla bir verime ulaşabilir. Bunlar, hücrenin farklı kısımlarının, mevcut enerjinin bir kısmını kaçıran tek bir reseptöre sahip olmak yerine, belirli dalga boyu aralıklarında güneş ışığını yakalamak üzere ayarlandığı şekilde yapılandırılmıştır.
Gelecek vaat eden bir diğer alan ise, 1990'larda ilk kez geliştirilen Michael Gratzel'den sonra bazen Gratzel hücresi olarak adlandırılan boyaya duyarlı güneş pili (DSSC). Bunlar güneş enerjisini yakalamak ve aşağıda bir sıvı elektrolit tabakası ile doldurulan bir elektron akışı üretmek için bir boya kullanır. Üretilmesi potansiyel olarak ucuz olmasına rağmen, bunlar sadece% 12 kadar verimlidirler ve ticari kullanımı etkileyebilecek dayanıklılıkla ilgili sorunlar vardır. Örneğin, sıvı soğuk koşullarda donabilir veya sıcak olduğunda genleşebilir ve sızıntı yapabilir. Araştırmacılar, zahmetli sıvı elektrolitin katı bir malzeme ile değiştirildiği hücrenin bir versiyonunu geliştirerek ucuz ve dayanıklı güneş panellerinin önünü açtılar.
Daha ucuz ve daha verimli fotovoltaik hücrelerin gelişmesine ek olarak, güneş enerjisinin geleceğinin önemli bir kısmı yeni binaların inşasında ve birçok eski binaların güçlendirilmesinde yatmaktadır. Bazı uzmanlar, çoğu olmasa da yeni binaların çatısında güneş panellerinin bulunacağını tahmin ediyor. Bunlar da kolayca monte edildiğinden, birçok eski bina Güneşten gelen enerjiyi çalıştırmak için yükseltmeler alabilir. Uzmanlar ve çevreciler yeşil enerji inşasının hükümetler tarafından cömert vergi teşvikleri, muafiyetler ve alternatif enerji kullanımı için verilen bağışlar yoluyla teşvik edileceğini umuyorlar.
Çatıdaki güneş panelleri bazı bölgelerde bir evin enerji ihtiyacının tümünü veya çoğunu sağlayabilir. Bununla birlikte, insanların çok katlı konaklama birimlerinde yaşadığı durumlarda, çatı alanı miktarı ev sayısına göre çok azdır. Küçük, bireysel, uygulamalar şehirlerin ve endüstrilerin güç gereksinimlerini karşılayacaksa, geleceği büyük güneş enerjili elektrik üretim istasyonlarında yatmalıdır.
PV hücrelerini kullanarak güneş enerjisinden yararlanmanın karşılaştığı en büyük sorun, enerji santrallerini inşa etmek için gereken alandır. Bir fabrika şu anda alternatif enerji evlerinde kurulu olanlardan farklı olarak binlerce güneş panelinden oluşur. Bu nedenle, sürekli olarak güneşli bir alana ve kayda değer miktarda alana ihtiyaç duyarlar. Şu anda, dünyanın en büyük elektrik santrallerinden biri 10 kilometrekareden (16.9 km 2 ) daha fazla alanı kapsıyor ve yaklaşık 200.000 konut işletmek için yeterli elektrik üretiyor. Bazı uzmanlar, ABD’nin tamamına güç sağlamak için, muhtemelen Amerika’nın Güneybatı’nın çöl ikliminde bir yerlerde, her bir taraf için yaklaşık 100 mil (160.9 km) alan gerekeceğini öne sürüyor.
Güneş Panellerine Alternatifler
Güneş'in gücünün geniş çapta kullanılması için bir dizi başka olasılık vardır. Bunun bir örneği konsantre güneş enerjisi (CSP) teknolojisidir. Doğrudan elektrik üretmek yerine, güneş ışığını suyu ısıtmak için yoğunlaştırıp, tıpkı geleneksel bir elektrik santrali gibi elektrik üreten bir türbini çalıştırmak için buhar sağlar. Bunlar, güneş ışığını sıvı ile dolu doğrusal bir tüpe odaklayan parabolik ayna dizilerinden oluşabilir. Alternatif olarak, Güneş'ten gelen ısı, Stirling motorunu çalıştıran ve elektrik üretimi için mekanik enerji sağlayan bir sıvıyı ısıtmak için parabolik bir ayna ile odaklanabilir.
Kanıtlanmış bir diğer sistem, güneş izleyen düz ayna dizisinin bir jeneratör için buhar sağlamak için kullanılan bir sıvı kabı üzerine Güneş'ten gelen ısıyı odakladığı “güç kulesi” dir. 10-20 megawatt elektrik üreten bir çok tesis faaliyet gösteriyor. Gelecek tesisler 200 megawatt verebilmektedir.
Gelecek
Güneş enerjisinin geleceği ile ilgili cesaret verici bir eğilim, dünyanın en büyük yenilikçilerinin birçoğunun yeteneklerini ve fonlarını alternatif enerji teknolojisini geliştirmeye odaklamayı seçmeleridir. Dünyadaki çeşitli devletler tarafından finanse edilen birçok ödül programı, güneş enerjisini ekonomik olarak ve büyük ölçüde sağlamaya odaklanmaktadır. Birçok ülkede vatandaşlara “yeşil” enerji kaynaklarına geçmeleri ve kendi güneş panellerini kurmaları için finansal teşvikler verilir.
Her ne kadar 2013 itibariyle, hükümetlerin alternatif enerji kaynaklarına duyulan ihtiyacı ve güneş enerjisi araştırmalarını desteklediğinin farkında olduklarına dair pek çok cesaret verici işaret olmasına rağmen, cevap kısmen dünya vatandaşlarının elinde. Sıradan vatandaşların satın almayı ve desteklemeyi seçtiği şey gelecekteki eğilimleri etkileyecektir. Güneş panelleri kurarak, alternatif enerjilerle ilgili araştırma kuruluşlarına bağış yaparak, ilgili bir konuda üniversite diplomasını alarak ve alternatif enerji gelişimini teşvik eden önlemlere oy vererek herkes güneş enerjisinin geleceğini söyleyebilir.
