Năng lượng mặt trời - đây ... Sử dụng tấm pin mặt trời

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đặc biệt quan tâm trong các nguồn năng lượng thay thế. Dầu và khí đốt sẽ kết thúc sớm hay muộn, vì vậy suy nghĩ về cách chúng ta sẽ sống sót trong tình huống này, nó là cần thiết bây giờ. Tại châu Âu, tua bin gió được sử dụng rộng rãi, người đang cố gắng để lấy năng lượng từ đại dương, và chúng tôi nói chuyện về năng lượng mặt trời. Sau khi tất cả, ngôi sao, mà chúng tôi thấy hầu như mỗi ngày trên bầu trời, có thể giúp chúng ta bảo tồn nguồn tài nguyên không tái tạo và cải thiện môi trường. Giá trị của mặt trời đến trái đất không thể được đánh giá quá cao - nó mang lại nhiệt, ánh sáng, và cho phép các chức năng của mọi sự sống trên hành tinh. Vậy tại sao không tìm thấy anh ta một ứng dụng khác?

Một chút lịch sử

Trong vật lý giữa thế kỷ 19 Aleksandr Edmon Bekkerel khám phá ra hiệu ứng quang điện. Đến cuối thế kỷ này Charlz Fritts phát triển thiết bị đầu tiên có khả năng chế biến năng lượng mặt trời thành điện năng. Chúng tôi sử dụng selen phủ một lớp vàng mỏng. Hiệu quả là yếu, nhưng nó là phát minh này thường gắn liền với sự khởi đầu của kỷ nguyên năng lượng mặt trời. Một số học giả không đồng ý với việc xây dựng này. Họ được gọi là người sáng lập ra kỷ nguyên năng lượng nhà khoa học nổi tiếng thế giới năng lượng mặt trời Alberta Eynshteyna. Năm 1921 ông nhận giải Nobel cho lời giải thích của ông về định luật hiệu ứng quang điện bên ngoài.

Dường như năng lượng mặt trời - đây là một cách đầy hứa hẹn của sự phát triển. Nhưng có rất nhiều chướng ngại vật theo thứ tự mà nó phù hợp với mọi nhà - chủ yếu về kinh tế và môi trường. Những gì được bao gồm trong chi phí của tấm pin mặt trời, bao nhiêu tác hại họ có thể gây ra môi trường và những gì khác có nhiều cách để tạo ra năng lượng, chúng ta học sau.

phương pháp tích lũy

Nhiệm vụ cấp bách nhất liên quan đến việc thuần hóa năng lượng của ánh nắng mặt trời, không chỉ để đón nhận nó, nhưng sự tích lũy. Và đây là khó khăn nhất. Hiện nay, các nhà khoa học đã được phát triển chỉ có 3 cách để thuần hóa tràn đầy năng lượng mặt trời.

Việc đầu tiên là dựa trên việc sử dụng một chiếc gương parabol và một chút giống như chơi với một kính lúp, đó là quen thuộc đối với tất cả các từ thời thơ ấu. Ánh sáng đi qua ống kính, thu thập tại một thời điểm. Nếu bạn đặt một mảnh giấy, nó sẽ sáng lên khi nhiệt độ vượt qua tia nắng mặt trời là cực kỳ cao ở nơi này. Gương parabol là một đĩa lõm, giống như một cái bát nông. gương này, không giống như kính lúp không truyền nhưng phản ánh ánh sáng mặt trời thu thập nó tại một thời điểm, mà nói chung là hướng đến một đường ống nước đen. Màu này được sử dụng bởi vì nó hấp thụ ánh sáng tốt nhất. Nước trong ống dưới tác động của ánh sáng mặt trời nóng lên và có thể được sử dụng để tạo ra điện hay để sưởi ấm của ngôi nhà nhỏ.

nóng phẳng

Phương pháp này sử dụng một hệ thống hoàn toàn khác nhau. máy thu năng lượng mặt trời trông giống như một cấu trúc nhiều lớp. nguyên tắc làm việc của nó là như sau.

Đi qua kính, các tia rơi vào kim loại tối mà được biết đến là tốt hơn hấp thụ ánh sáng. Bức xạ mặt trời được chuyển thành năng lượng nhiệt và làm nóng nước, đó là dưới tấm sắt. Hơn nữa, tất cả xảy ra như trong phương pháp đầu tiên. Nước nóng có thể được sử dụng một trong hai để sưởi ấm hoặc để sản xuất năng lượng điện. Tuy nhiên, hiệu quả của phương pháp này là không đủ cao để sử dụng nó ở khắp mọi nơi.

Thông thường, do đó thu được năng lượng mặt trời - đó là ấm áp. Đối với điện là nhiều khả năng sử dụng phương pháp thứ ba.

pin mặt trời

Hầu hết chúng ta đã quen thuộc với các nguồn năng lượng như vậy. Nó liên quan đến việc sử dụng các loại pin khác nhau hoặc tấm pin mặt trời, có thể được tìm thấy trên mái nhà của nhiều gia đình hiện nay. như một phương pháp rất phức tạp mô tả trước đây, nhưng là nhiều hứa hẹn hơn. Nó là kẻ mang đến cho bạn khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng trên một quy mô công nghiệp.

tấm đặc biệt nhằm chụp tia làm bằng tinh thể silica giàu. Ánh sáng mặt trời chiếu vào chúng, gõ một electron ra khỏi quỹ đạo. Ở vị trí của mình, ngay lập tức tìm cách khác, do đó thu được chuỗi chuyển động liên tục, mà tạo ra một dòng điện. Nó được sử dụng ngay lập tức nếu cần thiết để cung cấp các thiết bị hoặc được lưu trữ dưới dạng điện trong pin đặc biệt.

Sự phổ biến của phương pháp này dựa trên thực tế là nó cho phép bạn để có được hơn 120 watt với chỉ một mét vuông của bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Trong trường hợp này các tấm có độ dày tương đối nhỏ, cho phép họ đặt hầu như bất cứ nơi nào.

Các loại tấm silicon

Có một số loại tế bào năng lượng mặt trời. Là người đầu tiên chế tạo bằng silicon đơn tinh thể. hiệu quả của họ là xấp xỉ 15%. Những tấm pin mặt trời là đắt nhất.

Hiệu suất của pin làm bằng silicon đa tinh thể, đạt 11%. Họ chi phí ít hơn như là vật liệu cho họ thu được bằng một công nghệ đơn giản. Loại thứ ba là kinh tế nhất và có hiệu quả tối thiểu. Bảng này của silic vô định hình, có nghĩa là không kết tinh. Ngoài hiệu suất kém, họ có một nhược điểm lớn - mong manh.

Một số nhà sản xuất để tăng hiệu quả đòi hỏi cả hai bên của bảng điều khiển năng lượng mặt trời - trở lại và phía trước. Điều này cho phép bạn để bắt ánh sáng trong khối lượng lớn, và làm tăng lượng năng lượng được sản xuất từ 15-20%.

các nhà sản xuất trong nước

năng lượng mặt trời trên thế giới đang trở thành phổ biến hơn. Thậm chí ở nước ta chúng ta quan tâm tìm hiểu về ngành công nghiệp. Mặc dù thực tế rằng Nga đã không đã rất tích cực là sự phát triển của năng lượng thay thế, một số tiến bộ đã đạt được. Hiện nay, việc tạo ra các tấm năng lượng mặt trời mất một vài tổ chức - chủ yếu là các tổ chức học tập các loại, và các nhà máy sản xuất thiết bị điện.

1. SPF "Quark".
2. Công ty cổ phần "Cơ Plant Kovrov".
3. All-Russian Viện Nghiên cứu Điện khí hóa nông nghiệp.
4. Máy xây dựng NPO.
5. AO VIỄN.
6. Công ty cổ phần "Ryazan Nhà máy thiết bị kim loại-gốm."
7. CÔNG TY CỔ PHẦN Pravdinsky nguồn nhà máy thí điểm của một hiện tại "tích cực".

Đây chỉ là một phần nhỏ của các công ty, tham gia tích cực vào sự phát triển của năng lượng thay thế ở Nga.

Tác động đối với môi trường

Từ chối các nguồn than và năng lượng dầu không chỉ kết nối với thực tế là các nguồn lực này sẽ sớm hay muộn hết. Thực tế là họ rất có hại đối với môi trường - gây ô nhiễm đất, không khí và nước, góp phần vào sự phát triển của các bệnh ở người và làm giảm khả năng miễn dịch. Đó là lý do tại sao các nguồn năng lượng thay thế phải được an toàn từ một quan điểm môi trường.

Silicon, được sử dụng để sản xuất pin mặt trời bằng cách riêng của mình là an toàn, bởi vì nó là một vật liệu tự nhiên. Nhưng sau khi làm sạch nó vẫn còn lãng phí. Họ có thể gây hại cho con người và môi trường nếu sử dụng không đúng.

Bên cạnh đó, trang web này là hoàn toàn lộn xộn với tấm pin mặt trời, có thể phá vỡ ánh sáng tự nhiên. Điều này sẽ dẫn đến những thay đổi trong hệ sinh thái hiện có. Nhưng nói chung, tác động đối với môi trường của các thiết bị chuyển đổi năng lượng mặt trời là tối thiểu.

nền kinh tế

Chi phí lớn nhất của sản xuất pin mặt trời có liên quan đến chi phí cao của nguyên liệu. Như chúng ta đã thấy, các tấm đặc biệt được tạo ra bằng silicon. Mặc dù thực tế rằng khoáng sản này được phân bố rộng rãi trong tự nhiên, với con mồi của mình gắn liền với một vấn đề lớn. Thực tế là silicon, mà là nhiều hơn một phần tư khối lượng của lớp vỏ trái đất, là không thích hợp cho việc sản xuất các tế bào năng lượng mặt trời. Với mục đích này, phù hợp với các tài liệu chỉ thuần túy thu được bằng phương pháp công nghiệp. Thật không may, ra khỏi cát để có được silic tinh khiết là rất có vấn đề.

Đối với giá khu vực này có thể so sánh với urani được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân. Đó là lý do tại sao chi phí của các tế bào năng lượng mặt trời hiện nay vẫn ở mức khá cao.

công nghệ hiện đại

Những nỗ lực đầu tiên để chế ngự năng lượng mặt trời có một thời gian dài. Kể từ đó, nhiều nhà nghiên cứu đang tích cực tham gia vào việc tìm kiếm các thiết bị hiệu quả nhất. Nó phải là không chỉ cạnh tranh về kinh tế, nhưng cũng nhỏ gọn. hiệu quả của nó phải phấn đấu cho mức tối đa.

Các bước đầu tiên một thiết bị lý tưởng cho việc tiếp nhận và chuyển đổi năng lượng mặt trời đã được thực hiện để phát minh ra pin silicon. Tất nhiên, giá khá cao, nhưng các tấm có thể được đặt trên mái nhà và các bức tường của ngôi nhà, nơi họ sẽ không can thiệp vào bất cứ ai. Hiệu quả của pin như vậy là không thể phủ nhận.

Nhưng cách tốt nhất để tăng sự phổ biến của năng lượng mặt trời - làm cho nó rẻ hơn. nhà khoa học Đức đã đề nghị để thay thế silicon, sợi tổng hợp, có thể được tích hợp vào một loại vải hoặc các chất liệu khác. Hiệu quả của một tế bào năng lượng mặt trời như vậy không phải là rất cao. Nhưng chiếc áo xen kẽ với sợi tổng hợp có thể, ít nhất, để cung cấp điện cho một điện thoại thông minh hoặc máy nghe nhạc. Tích cực làm việc trong lĩnh vực công nghệ nano. Có lẽ, họ sẽ cho phép ánh nắng mặt trời để trở thành nguồn phổ biến nhất của năng lượng trong thế kỷ này. các chuyên gia của công ty Scates AS từ Na Uy đã tuyên bố rằng công nghệ nano sẽ làm giảm chi phí của tấm pin mặt trời là 2 lần.

năng lượng mặt trời cho gia đình

Về nhà ở, mà tự nó sẽ đảm bảo rằng giấc mơ của nhiều chắc chắn: không có sự phụ thuộc vào các hệ thống sưởi trung tâm, thanh toán hóa đơn khó khăn và thiệt hại cho môi trường. Hiện tại, nhiều quốc gia đang tích cực xây dựng nhà ở, tiêu thụ năng lượng chỉ có nguồn gốc từ các nguồn thay thế. Một ví dụ nổi bật - cái gọi là nhà năng lượng mặt trời.

Trong quá trình thi nó sẽ đòi hỏi đầu tư lớn hơn truyền thống. Nhưng sau nhiều năm hoạt động, tất cả các chi phí sẽ được trả lại - phải trả tiền cho hệ thống sưởi, nước nóng và điện. Trong ngôi nhà năng lượng mặt trời tất cả các thông tin liên lạc được gắn với tấm quang điện cụ thể được đặt trên mái nhà. Và do đó thu được các nguồn tài nguyên năng lượng không chỉ dành cho nhu cầu hiện tại, mà còn tích lũy để sử dụng vào ban đêm và trong thời tiết mây.

Hiện nay, việc xây dựng nhà ở đó được thực hiện không chỉ ở các nước gần đường xích đạo, nơi năng lượng mặt trời để sản xuất cách dễ dàng nhất. Họ cũng dựng lên tại Canada, Phần Lan và Thụy Điển.

Ưu điểm và nhược điểm

Phát triển công nghệ để khai thác năng lượng mặt trời ở khắp mọi nơi, có thể là tích cực hơn. Nhưng có một số lý do tại sao nó vẫn không phải là một ưu tiên. Như chúng ta đã nói ở trên, trong sản xuất tấm pin được sản xuất bởi các chất độc hại với môi trường. Bên cạnh đó, thiết bị hoàn chỉnh có chứa trong thành phần của nó gali, asen, cadimi và chì.

Nó đặt ra nhiều câu hỏi và nhu cầu tái chế các tấm quang điện. Sau 50 năm làm việc họ sẽ không thích hợp cho dịch vụ, và họ phải bằng cách nào đó giết. Liệu nó có gây ra thiệt hại to lớn về với thiên nhiên? Cũng nên nhớ rằng năng lượng mặt trời - là hiệu quả tài nguyên hay thay đổi của sản xuất mà phụ thuộc vào thời gian trong ngày và thời tiết. Đây là một nhược điểm đáng kể.

Nhưng những ưu, tất nhiên. năng lượng mặt trời có thể được sản xuất ở hầu như bất kỳ điểm nào trên trái đất, và thiết bị để chuẩn bị và chuyển đổi nó có thể quá nhỏ rằng nó sẽ phù hợp trên mặt sau của điện thoại thông minh. Điều quan trọng hơn, nó là một nguồn tài nguyên tái tạo, nghĩa là, lượng năng lượng mặt trời sẽ không thay đổi trong ít nhất một ngàn năm.

triển vọng

Sự phát triển của công nghệ năng lượng mặt trời sẽ dẫn đến chi phí thấp hơn để tạo ra các mặt hàng. Hiện tại, có tấm kính có thể được cài đặt trên cửa sổ. Sự phát triển của công nghệ nano đã được phát minh ra một loại sơn được phun lên các tấm năng lượng mặt trời và có thể thay thế lớp silicon. Nếu chi phí của năng lượng mặt trời không rơi một vài lần, sự nổi tiếng của nó cũng sẽ tăng gấp nhiều lần.

Tạo tấm nhỏ cho các ứng dụng cá nhân sẽ cho phép mọi người trong mọi hoàn cảnh để sử dụng năng lượng mặt trời - ở nhà, trong xe hơi hoặc thậm chí trong cả nước. Nhờ phân phối của họ để giảm tải trên sức mạnh trung tâm, bởi vì mọi người sẽ có thể sạc thiết bị điện tử nhỏ.

Các chuyên gia của Shell tin rằng vào năm 2040 khoảng một nửa số năng lượng của thế giới sẽ được tạo ra từ các nguồn tài nguyên tái tạo. Đã ở Đức, tiêu thụ năng lượng mặt trời được phát triển nhanh chóng, và dung lượng pin là hơn 35 GW. Nhật Bản cũng đang tích cực phát triển ngành công nghiệp này. Hai nước này - các nhà lãnh đạo của năng lượng mặt trời trên thế giới. Có lẽ, chẳng bao lâu để được sự tham gia của Hoa Kỳ.

nguồn năng lượng thay thế khác

Các nhà khoa học không ngừng lúng túng trong thực tế là bạn vẫn có thể được sử dụng để sản xuất điện hoặc nhiệt. Cho ví dụ về các nguồn năng lượng thay thế hứa hẹn nhất.

tuabin gió hiện nay có thể được tìm thấy ở hầu hết các quốc gia. Ngay cả trên các đường phố của nhiều thành phố của Nga cài đặt đèn mà là tự cung tự cấp trong điện từ năng lượng gió. Chắc chắn chi phí cao hơn của họ hơn mức trung bình, nhưng theo thời gian họ sẽ hoàn lại phần chênh lệch.

Một thời gian dài trước đây nó được phát minh công nghệ để sản xuất năng lượng bằng cách sử dụng chênh lệch nhiệt độ nước giữa bề mặt đại dương và ở độ sâu. Trung Quốc đang tích cực đi để phát triển lĩnh vực này. Trong những năm tới, ngoài khơi bờ biển của Trung Quốc sẽ xây dựng nhà máy điện lớn nhất chạy trên công nghệ này. Có công dụng khác của biển. Ví dụ, ở Úc, đang có kế hoạch xây dựng một nhà máy điện mà tạo ra năng lượng từ sức mạnh của dòng nước.

Có rất nhiều cách khác để sản xuất điện hoặc nhiệt. Nhưng trong bối cảnh nhiều lựa chọn năng lượng mặt trời khác - đó thực sự hứa hẹn khu vực của khoa học.