L'ús de l'energia solar a la Terra. Perspectives d'utilitzar l'energia del Sol a la Terra

Fins ara, el problema del consum energètic és força agut: els recursos del planeta no són infinits i, en el moment de la seva existència, la humanitat ha devastat bastant el que es donava per naturalesa. Actualment, el carbó i el petroli s'estan extreuen activament, les reserves són cada dia més petits. El poder del pensament va permetre a la humanitat donar un pas increïble cap al futur i utilitzar l'energia nuclear, cosa que comporta un gran perill per a tot l'entorn.

No menys greu és el problema ecològic: l'extracció activa dels recursos i el seu ús addicional afecta negativament l'estat del planeta, canviant no només la naturalesa del sòl, sinó fins i tot les condicions climàtiques.

Per això, sempre s'ha prestat especial atenció a les fonts naturals d'energia, com per exemple l'aigua o el vent. Finalment, després de tants anys d'investigació i desenvolupament actius, la humanitat "va créixer" per utilitzar l'energia del Sol a la Terra. Es tracta d'ell que serà discutit més.

El que és atractiu en això

Abans de procedir a exemples concrets, descobrirem el que aquest tipus d'extracció d'energia d'investigadors de tot el món estava tan interessat. El seu principal actiu és la inesgotable. Malgrat les nombroses hipòtesis, la probabilitat que una estrella com el Sol sortirà en un futur pròxim és extremadament petita. Per tant, abans de la humanitat, l'oportunitat és oberta per rebre energia pura d'una manera totalment natural.

El segon avantatge indubtable d'utilitzar l'energia del Sol a la Terra és l'amistat ambiental d'aquesta opció. L'impacte en el medi ambient en aquestes condicions serà zero, que al seu torn proporciona al món un futur molt més brillant que el que s'obre amb l'extracció constant de recursos subterranis limitats.

Finalment, hem de prestar especial atenció al fet que l'ús de l'energia solar representa el menor perill per a la pròpia persona.

Com de fet

Ara anem al punt. Sota un títol poc poètic, "l'energia solar" en realitat està ocultant la transformació de la radiació en electricitat mitjançant tecnologies especialment desenvolupades. Aquest procés és proporcionat per cèl lules fotovoltaiques, que la humanitat ha estat utilitzant activament per als seus propis propòsits, i amb bastant èxit.

Radiació solar

Va passar històricament que el substantiu "radiació" provoca una persona associacions més aviat negatives, més que positives en relació amb aquelles catàstrofes tecnògines que el món va aconseguir sobreviure en la seva vida. No obstant això, la tecnologia d' utilitzar l'energia del Sol a la Terra implica treballar-hi.

De fet, aquest tipus de radiació és la radiació electromagnètica, el rang està en el rang de 2,8 a 3,0 micres.

Així, doncs, la humanitat utilitza amb èxit, l'espectre solar consisteix, de fet, en tres tipus d'ones: l'ultraviolat (aproximadament el 2%), el 49% són ones lleugeres i, finalment, la quantitat de radiació infraroja. L'energia solar té una petita quantitat d'altres components, però el seu paper és tan insignificant que no tenen cap impacte especial sobre la vida de la Terra.

La quantitat d'energia solar que entra a la Terra

Ara, quan es determina la composició de l'espectre utilitzat en benefici de la humanitat, cal destacar una característica més important d'aquest recurs. L'ús de l'energia solar a la Terra sembla molt prometedor ja que està disponible en un nombre força elevat a costos pràcticament mínims per al processament. La quantitat total d'energia emesa per l'estrella és extremadament gran, però fins a la superfície de la Terra arriba al voltant del 47%, que és igual a set-cents quilòmetres quadrats de quilowatts. Per a la comparació, observem que només un kilowatt-hora pot proporcionar una operació de deu anys amb una bombeta de 100 watts.

El poder de la radiació solar i l'ús de l'energia a la Terra, per descomptat, depèn d'una sèrie de factors: les condicions climàtiques, l'angle d'incidència dels raigs a la superfície, l'època de l'any i la ubicació geogràfica.

Quan i quant

És fàcil suposar que la quantitat diària d'energia solar que cau a la superfície de la Terra canvia constantment, ja que depèn directament de la posició del planeta en relació amb el Sol i el moviment de la mateixa lluminària. Des de fa temps se sap que al migdia la radiació és màxima, mentre que al matí i al vespre la quantitat de raigs que arriben a la superfície és molt menor.

Amb certesa, podem dir que l'ús de l'energia solar serà més productiu a les regions el més proper possible a la banda ecuatorial, ja que és aquí on la diferència entre els índexs més alts i més baixos és mínima, la qual cosa indica la quantitat màxima de radiació que arriba a la superfície del planeta. Per exemple, al territori dels llocs africans desèrtics, la quantitat anual de radiació arriba a una mitjana de 2.200 quilowatts, mentre que a Canadà o, per exemple, a Europa Central, les xifres no superen els 1.000 quilowatts-hora.

Energia solar a la història

Si pensem el més ampli possible, els intents de "domar" la gran estrella que escalfa el nostre planeta va començar en temps antics en el temps del paganisme, quan cada element estava encarnat en una deïtat separada. No obstant això, és clar, doncs, sobre l'ús de l'energia solar, fins i tot el discurs no podria ser-en el món va regnar la màgia.

El tema de l'ús de l'energia del Sol a la Terra va començar a augmentar activament només al final del segle XIV-principis del XX. L'any 1839, Alexander Edmond Becquerel va aconseguir un autèntic avenç en la ciència, que va aconseguir convertir-se en el pioner de l'efecte fotovoltaic. L'estudi d'aquest tema ha augmentat significativament, i ja 44 anys més tard, Charles Fritz va poder dissenyar el primer mòdul, basat en el seleni d'or. Aquest ús de l'energia del Sol a la Terra va donar una petita quantitat d'electricitat alliberada: l'import total de la producció no ascendia a més d'un 1%. No obstant això, per a tota la humanitat, això va ser un autèntic avanç, obrint nous horitzons de la ciència, que fins i tot no s'havien hagut de somiar.

Una contribució significativa al desenvolupament de l'energia solar es va fer en el seu moment per Albert Einstein. En el món d'avui, el nom d'un científic es relaciona més sovint amb la seva famosa teoria de la relativitat, però de fet va ser guardonat amb el Premi Nobel d'estudi de l' efecte fotoelèctric extern.

Fins ara, la tecnologia d'utilitzar l'energia del Sol a la Terra experimenta ràpids avatars, però el ràpid descens, però aquesta branca del coneixement es replanteja constantment amb nous fets, i podem esperar que en un futur previsible obrirem la porta a un món completament nou.

Naturalesa contra nosaltres

Ja hem parlat dels avantatges d'utilitzar l'energia del Sol a la Terra. Ara anem a parar atenció a les deficiències d'aquest mètode, que, malauradament, no és menys.

Degut a la dependència directa de la ubicació geogràfica, les condicions climàtiques i el moviment del Sol, la generació d'energia solar en quantitats suficients requereix enormes costos territorials. La conclusió és que com més mesura sigui l'àrea de consum i el processament de la radiació solar, més quantitat d'energia ecològica net tindrem a la sortida. La col·locació d'aquests sistemes tan grans requereix una gran quantitat d'espai lliure, que provoca certes dificultats.

Un altre problema relacionat amb l'ús de l'energia del Sol a la Terra és la dependència directa de l'hora del dia, ja que la producció a la nit serà zero, i al matí i la tarda és extremadament insignificant.

Un factor de risc addicional és el propi clima: els canvis sobtats de les condicions poden tenir un impacte molt negatiu en el funcionament d'aquest tipus de sistema, ja que causen dificultats per depurar la capacitat requerida. En cert sentit, les situacions amb un fort canvi en la quantitat d'absorció i producció poden ser perilloses.

Net, però car

L'ús de l'energia solar a la Terra és difícil en aquest moment a causa del seu elevat cost. Les fotocélulas necessàries per a la implementació dels processos principals tenen un cost bastant elevat. Per descomptat, els aspectes positius de la utilització d'aquest tipus de recursos el converteixen en reemborsament, però des del punt de vista econòmic, en aquest moment, no s'ha de dir sobre la total recuperació dels costos monetaris.

No obstant això, tal com mostra la tendència, el preu de les fotocélulas disminueix gradualment, de manera que amb el temps aquest problema es pot resoldre completament.

Inconveniència del procés

L'ús del Sol com a font d'energia també és un repte perquè aquesta manera de processar els recursos és bastant laboriosa i inconvenient. El consum i el processament de les radiacions depenen directament de la puresa de les plaques, cosa que resulta bastant problemàtica. A més, la calefacció d'elements, que només es pot prevenir mitjançant l'ús dels sistemes de refrigeració més potents, també té un efecte extremadament negatiu en el procés, que requereix costos materials addicionals i despeses considerables.

A més, les plaques utilitzades en col·lectors solars, després de 30 anys de treball actiu, es tornen poc utilitzables, i el cost de les fotocélulas es va discutir anteriorment.

El problema ecològic

Anteriorment es deia que l'ús d'aquest recurs podria estalviar a la humanitat problemes seriosos amb el medi ambient en el futur. La font de recursos i el producte final són realment netes per al medi ambient.

No obstant això, l'ús de l'energia solar, el principi dels col·lectors solars és l'ús de plaques especials amb fotocèl·lules, que requereixen una massa de substàncies tòxiques: plom, arsènic o potassi. El seu ús no perjudica el medi ambient, però, atès el període limitat del seu funcionament, amb el pas del temps, la utilització de wafers pot ser un problema greu.

Per limitar l'impacte negatiu sobre el medi ambient, els fabricants es traslladen progressivament a plats de pel·lícula prima, que tenen un cost menor i menys perjudicial per al medi ambient.

Els mètodes de convertir la radiació en energia

Les pel·lícules i els llibres sobre el futur de la humanitat ens donen gairebé sempre la mateixa imatge d'aquest procés que, de fet, pot diferir substancialment de la realitat. Hi ha diverses maneres de convertir.

El més comú es pot anomenar l'ús descrit anteriorment de fotocélulas.

Com a alternativa, la humanitat utilitza activament l'energia solar tèrmica, basada en la calefacció de superfícies especials, que permeten escalfar l'aigua en la direcció correcta de la temperatura obtinguda. Si simplifica aquest procés tant com sigui possible, es pot comparar amb els dipòsits utilitzats per a la dutxa d'estiu a les cases particulars.

Una altra forma d'utilitzar la radiació per a la generació d'energia és la "vela solar", que només pot operar en un espai sense aire. Aquest tipus de sistema converteix la radiació en energia cinètica.

El problema de la manca de generació a la nit es resol parcialment per centrals de globus solars, el treball del qual continua degut a l'acumulació d'energia i la durada del procés de refrigeració.

Nosaltres i energia solar

Els recursos energètics del sol i el vent a la Terra s'utilitzen de manera força activa, tot i que sovint no ho notem. Ja hem esmentat la calefacció comuna d'aigua en una dutxa d'estiu. De fet, la majoria de les vegades s'utilitza l'energia solar per a aquest propòsit. No obstant això, hi ha molts altres exemples: gairebé a totes les botigues d'il·luminació es poden trobar llums d'emmagatzematge que poden funcionar sense electricitat fins i tot a la nit gràcies a l'energia acumulada durant el dia.

Les instal·lacions basades en fotocèl·lules s'utilitzen activament en diverses estacions de bombament i sistemes de ventilació.

Ahir, avui, demà

Un dels recursos més importants per a la humanitat és l'energia solar i les perspectives de la seva utilització són extremadament grans. La branca donada es finança, amplia i millora de manera activa. Actualment, l'energia solar es desenvolupa al màxim als Estats Units, on algunes regions la utilitzen com una font alternativa de nutrició. De la mateixa manera, les centrals elèctriques d'aquest tipus operen en el desert de Mojave. Altres països han trigat molt a fer un curs sobre aquest tipus d'electricitat, que en un futur pròxim podria solucionar el problema de la contaminació ambiental.