Bugungi kunda energiya iste'moli muammosi juda keskin - sayyoramizning resurslari cheksiz emas va uning mavjudligi davomida insoniyat tabiat tomonidan berilgan narsalarni deyarli yo'q qildi. Ayni paytda ko'mir va neft faol ravishda qazib olinmoqda, ularning zahiralari kundan-kunga kamayib bormoqda. Tafakkur kuchi insoniyatga kelajakka aql bovar qilmaydigan qadam tashlash va atom energiyasidan foydalanish imkonini berdi va bu ne'mat bilan birga butun atrof-muhitga katta xavf tug'dirdi.
Atrof-muhit muammosi ham unchalik dolzarb emas - resurslarni faol qazib olish va ulardan keyingi foydalanish sayyoramizning holatiga salbiy ta'sir ko'rsatib, nafaqat tuproqlarning tabiatini, balki iqlim sharoitlarini ham o'zgartiradi.
Shuning uchun doimo tabiiy energiya manbalariga, masalan, suv yoki shamolga alohida e'tibor berilgan. Nihoyat, ko'p yillik faol tadqiqot va ishlanmalardan so'ng, insoniyat Yerda quyosh energiyasidan foydalanish uchun "katta bo'ldi". U haqida biz batafsil muhokama qilamiz.
Buning nimasi jozibali
Aniq misollarga oʻtishdan oldin, keling, dunyo boʻylab tadqiqotchilar nima uchun energiya ishlab chiqarishning bunday turiga qiziqish bildirishini bilib olaylik. Uning asosiy boyligi bitmas-tuganmas deb atash mumkin. Ko'p farazlarga qaramay, Quyosh kabi yulduzning yaqin kelajakda so'nish ehtimoli juda kichik. Bu insoniyat toza energiyani mutlaqo tabiiy ravishda olish imkoniyatiga ega ekanligini anglatadi.
Yerda quyosh energiyasidan foydalanishning ikkinchi shubhasiz afzalligi - bu variantning ekologik tozaligi. Bunday sharoitda atrof-muhitga ta'siri nolga teng bo'ladi, bu esa o'z navbatida butun dunyoni cheklangan yer osti boyliklarini doimiy ravishda qazib olishdan ko'ra yorqinroq kelajak bilan ta'minlaydi.
Nihoyat, quyosh energiyasidan foydalanish insonlar uchun eng kam xavf tugʻdirishiga alohida eʼtibor qaratish lozim.
Haqiqatan
Endi mavzuga oʻtamiz. "Quyosh energiyasi" biroz she'riy nomi aslida maxsus ishlab chiqilgan texnologiyalar yordamida radiatsiyaning elektr energiyasiga aylanishini yashiradi. Bu jarayon insoniyat o'z maqsadlari uchun juda faol foydalanayotgan fotovoltaik hujayralar tomonidan ta'minlanadi va juda muvaffaqiyatli.
Quyosh radiatsiyasi
Tarixda shunday bo'lganki, "radiatsiya" so'zi dunyo o'z hayoti davomida omon qola olgan texnogen ofatlar bilan bog'liq ijobiylardan ko'ra ko'proq salbiy assotsiatsiyalarni keltirib chiqaradi. Shunga qaramay, Yerda Quyosh energiyasidan foydalanish texnologiyasi u bilan ishlashni ta'minlaydi.
Asosan,bu turdagi nurlanish elektromagnit nurlanish bo'lib, uning diapazoni 2,8 va 3,0 mikron orasida.
Insoniyat tomonidan muvaffaqiyatli foydalaniladigan quyosh spektri aslida uch turdagi toʻlqinlardan iborat: ultrabinafsha (taxminan 2%), taxminan 49% yorugʻlik toʻlqinlari va nihoyat, xuddi shunday miqdor infraqizil nurlanishda. Quyosh energiyasi oz sonli boshqa komponentlarga ega, ammo ularning roli shunchalik ahamiyatsizki, ular Yer hayotiga alohida ta'sir ko'rsatmaydi.
Yerga tushadigan quyosh energiyasi miqdori
Endi insoniyat manfaati uchun foydalaniladigan spektrning tarkibi aniqlangandan so'ng, ushbu manbaning yana bir muhim xususiyatini ta'kidlash kerak. Er yuzida quyosh energiyasidan foydalanish juda istiqbolli ko'rinadi, chunki u deyarli minimal qayta ishlash xarajatlari bilan juda katta miqdorda mavjud. Yulduz chiqaradigan energiyaning umumiy miqdori nihoyatda katta, ammo taxminan 47% Yer yuzasiga etib boradi, bu yetti yuz kvadrillion kilovatt-soatga teng. Taqqoslash uchun shuni ta'kidlaymizki, faqat bir kilovatt-soat yuz vatt quvvatga ega lampochkaning o'n yillik ishlashini ta'minlaydi.
Quyosh radiatsiyasining kuchi va Yerdagi energiyadan foydalanish, albatta, bir qator omillarga bog'liq: iqlim sharoiti, nurlarning er yuzasiga tushish burchagi, fasl va geografik joylashuv.
Qachon va qancha
Quyosh energiyasining kunlik miqdori yer yuzasiga tushishini taxmin qilish osonYer doimiy ravishda o'zgarib turadi, chunki u to'g'ridan-to'g'ri sayyoraning Quyoshga nisbatan pozitsiyasiga va yorug'likning o'zi harakatiga bog'liq. Tushda nurlanish maksimal, ertalab va kechqurun esa sirtga tushadigan nurlar soni ancha kam bo'lishi uzoq vaqtdan beri ma'lum.
Ishonch bilan aytishimiz mumkinki, quyosh energiyasidan foydalanish ekvator chizigʻiga imkon qadar yaqin boʻlgan hududlarda samaraliroq boʻladi, chunki aynan u yerda eng yuqori va eng past koʻrsatkichlar oʻrtasidagi farq minimal boʻladi, bu esa sayyora yuzasiga keladigan maksimal radiatsiya miqdori. Misol uchun, Afrikaning cho'l hududlarida radiatsiyaning yillik miqdori o'rtacha 2200 kilovatt-soatga etadi, Kanadada yoki, masalan, Markaziy Evropada esa bu ko'rsatkich 1000 kilovatt-soatdan oshmaydi.
Tarixda quyosh energiyasi
Agar siz iloji boricha kengroq fikr yuritsangiz, sayyoramizni isituvchi buyuk yoritgichni “oʻgʻirlash” urinishlari qadimgi davrlarda butparastlik davrida, har bir element alohida xudo gavdalantirgan paytda boshlangan. Biroq, albatta, o'shanda quyosh energiyasidan foydalanish haqida gap bo'lmagan - dunyoda sehr hukmronlik qilgan.
Yerda Quyosh energiyasidan foydalanish mavzusi faqat 14-asr oxiri - 20-asr boshlarida faol koʻtarila boshlandi. Ilm-fandagi haqiqiy yutuq 1839 yilda fotovoltaik effektning kashfiyotchisi bo'lishga muvaffaq bo'lgan Aleksandr Edmond Bekkerel tomonidan amalga oshirildi. Ushbu mavzuni o'rganish sezilarli darajada oshdi va 44 yildan so'ng Charlz Fritts birinchi marta loyihalashtira oldi.oltin bilan qoplangan selenga asoslangan modul. Quyosh energiyasidan Yerdagi bunday foydalanish oz miqdorda chiqarilgan elektr energiyasini berdi - ishlab chiqarishning umumiy miqdori o'sha paytda 1% dan oshmagan. Shunga qaramay, butun insoniyat uchun bu ilm-fanning yangi ufqlarini ochib bergan haqiqiy yutuq bo'ldi, buni ilgari orzu ham qilmagan edi.
Albert Eynshteynning o'zi quyosh energiyasini rivojlantirishga katta hissa qo'shgan. Zamonaviy dunyoda olimning nomi ko'proq uning mashhur nisbiylik nazariyasi bilan bog'liq, lekin aslida u tashqi fotoelektr effektini o'rgangani uchun aynan Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan.
Hozirgi kunga qadar Yerda quyosh energiyasidan foydalanish texnologiyasi tez sur'atlar bilan o'sib bormoqda yoki kamroq tez pasayib bormoqda, ammo bilimning bu sohasi doimiy ravishda yangi faktlar bilan yangilanadi va biz umid qilishimiz mumkinki, yaqin kelajakda, oldimizda mutlaqo yangi dunyo eshigi ochiladi. tinchlik.
Tabiat bizga qarshi
Yerda Quyosh energiyasidan foydalanishning afzalliklari haqida allaqachon gapirgan edik. Endi bu usulning kamchiliklariga e'tibor qarataylik, afsuski, ulardan kam emas.
Geografik joylashuv, iqlim sharoiti va Quyoshning harakatiga bevosita bogʻliqligi sababli quyosh energiyasini yetarli miqdorda ishlab chiqarish katta hududiy xarajatlarni talab qiladi. Xulosa shuki, quyosh radiatsiyasini iste'mol qilish va qayta ishlash maydoni qanchalik katta bo'lsa, biz ishlab chiqarishda oladigan ekologik toza energiya miqdori shunchalik ko'p bo'ladi. Bundaylarni joylashtirishulkan tizimlar juda koʻp boʻsh joy talab qiladi, bu esa muayyan qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi.
Yerda quyosh energiyasidan foydalanish bilan bogʻliq yana bir muammo toʻgʻridan-toʻgʻri kunduz vaqtiga bogʻliq, chunki generasiya kechasi nolga teng, ertalab va kechqurun esa juda ahamiyatsiz boʻladi.
Qo'shimcha xavf omili ob-havoning o'zi - sharoitlarning keskin o'zgarishi bunday tizimning ishlashiga juda salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin, chunki ular kerakli quvvatni tuzatishda qiyinchiliklarga olib keladi. Qaysidir ma'noda, iste'mol va ishlab chiqarish miqdori keskin o'zgargan holatlar xavfli bo'lishi mumkin.
Toza, lekin qimmat
Yerda quyosh energiyasidan foydalanish hozirda qimmatligi tufayli qiyin. Asosiy jarayonlarni amalga oshirish uchun zarur bo'lgan fotosellar ancha yuqori narxga ega. Albatta, bunday resursdan foydalanishning ijobiy tomonlari uni o‘z samarasini beradi, ammo iqtisodiy nuqtai nazardan, hozirda naqd xarajatlarning to‘liq qoplanishi haqida gapirishning hojati yo‘q.
Biroq, tendentsiyadan ko'rinib turibdiki, quyosh batareyalari narxi asta-sekin tushib bormoqda, shuning uchun vaqt o'tishi bilan bu muammoni butunlay hal qilish mumkin.
Jarayonning noqulayligi
Quyoshdan energiya manbai sifatida foydalanish ham qiyin, chunki resurslarni qayta ishlashning bu usuli ancha mashaqqatli va noqulay. Radiatsiyani iste'mol qilish va qayta ishlash to'g'ridan-to'g'ri plitalarning tozaligiga bog'liq bo'lib, uni ta'minlash juda muammoli. Bundan tashqari, nihoyatdaElementlarning isishi ham jarayonga salbiy ta'sir qiladi, buni faqat eng kuchli sovutish tizimlari yordamida oldini olish mumkin, bu qo'shimcha moddiy xarajatlarni talab qiladi va juda katta.
Bundan tashqari, quyosh kollektorlarida ishlatiladigan plitalar 30 yillik faol ishdan keyin asta-sekin yaroqsiz holga keladi va quyosh batareyalarining narxi avval aytib o'tilgan edi.
Atrof-muhit muammosi
Avvalroq bunday resursdan foydalanish insoniyatni kelajakda atrof-muhit bilan bog'liq jiddiy muammolardan qutqarishi mumkinligi aytilgan edi. Resurslar manbai va yakuniy mahsulot haqiqatdan ham iloji boricha ekologik toza.
Shunga qaramay, quyosh energiyasidan foydalanish, quyosh kollektorlarining ishlash printsipi - ishlab chiqarish uchun juda ko'p zaharli moddalar: qo'rg'oshin, mishyak yoki kaliy talab qilinadigan fotoselli maxsus plitalardan foydalanish. Ulardan foydalanish atrof-muhitga hech qanday zarar keltirmaydi, biroq ularning cheklangan xizmat muddati hisobga olinsa, vaqt o'tishi bilan plitalarni utilizatsiya qilish jiddiy muammoga aylanishi mumkin.
Atrof-muhitga salbiy ta'sirni cheklash uchun ishlab chiqaruvchilar asta-sekin arzonroq va atrof-muhitga kamroq zararli ta'sir ko'rsatadigan yupqa plyonkali gofretlarga o'tmoqda.
Radiatsiyani energiyaga aylantirish usullari
Insoniyat kelajagi haqidagi filmlar va kitoblar deyarli har doim bizga bu jarayonning taxminan bir xil manzarasini beradi, aslida esahaqiqatdan sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Konvertatsiya qilishning bir necha usullari mavjud.
Eng keng tarqalgani fotoelementlardan ilgari tasvirlangan foydalanishdir.
Muqobil sifatida insoniyat maxsus sirtlarni isitish asosida quyosh issiqlik energiyasidan faol foydalanmoqda, bu esa olingan haroratning toʻgʻri yoʻnalishi bilan suvni isitish imkonini beradi. Agar siz ushbu jarayonni iloji boricha soddalashtirsangiz, uni xususiy uylarda yozgi dush uchun ishlatiladigan tanklar bilan solishtirish mumkin.
Energiya ishlab chiqarish uchun radiatsiyadan foydalanishning yana bir usuli bu faqat vakuumda ishlay oladigan "quyosh yelkanidir". Bunday tizim nurlanishni kinetik energiyaga aylantiradi.
Tunda ishlab chiqarish etishmasligi muammosi qisman quyosh balonli elektr stantsiyalari tomonidan hal qilinadi, ularning ishlashi chiqarilgan energiyaning to'planishi va sovutish jarayonining davomiyligi tufayli davom etadi.
Biz va quyosh energiyasi
Yerdagi quyosh va shamol energiyasi manbalaridan juda faol foydalaniladi, garchi biz buni ko'pincha sezmaymiz. Avvalroq, tashqi dushda suvning xalq isishi haqida allaqachon aytib o'tilgan. Aslida, ko'pincha quyosh energiyasi bu maqsadlar uchun ishlatiladi. Biroq, boshqa misollar ham ko'p: deyarli har bir yoritish do'konida kun davomida to'plangan energiya tufayli tunda ham elektrsiz ishlay oladigan saqlash lampalarini topishingiz mumkin.
Fotoelementlar asosidagi oʻrnatishlar barcha turdagi nasos stansiyalari va ventilyatsiya tizimlarida faol qoʻllaniladi.
Kecha, bugun, ertaga
Insoniyat uchun eng muhim manbalardan biri quyosh energiyasi boʻlib, undan foydalanish istiqbollari nihoyatda yuqori. Bu sanoat faol moliyalashtirilmoqda, kengaytirilmoqda va takomillashtirilmoqda. Hozirda quyosh energiyasi AQShda eng rivojlangan bo'lib, u erda ba'zi mintaqalar undan to'liq muqobil energiya manbai sifatida foydalanadilar. Shuningdek, ushbu turdagi elektr stantsiyalari Mojave cho'lida ishlaydi. Boshqa davlatlar uzoq vaqtdan beri bu turdagi elektr energiyasini ishlab chiqarishga yo'l olishgan, bu esa atrof-muhitni ifloslantirish muammosini tez orada hal qilishi mumkin.
