Was ist die Zukunft der Sonnenenergie?
Im 21. Jahrhundert ist die Solarenergie bereits Teil des täglichen Lebens geworden.Von solaren beheizten Schwimmbädern bis hin zu sonnenbetriebenen Häusern gibt es viele Beispiele, die die nützliche Anwendung der sauberen, sicheren, nachhaltigen Kraft der Sonne zeigen.Da die Besorgnis über die Auswirkungen von brennenden fossilen Brennstoffen und die Möglichkeit der anstrengenden nicht erneuerbaren Energiequellen wächst, sieht die Zukunft der Sonnenenergie hell aus.Ab 2013 ist die Technologie nicht ohne Probleme, und bisher waren die Anwendungen meist relativ klein, aber in diesem Bereich gibt es viel Forschung, und es gab eine Reihe sehr vielversprechender Entwicklungen.
Nutzung von Sonnenenergie
Die Sonne ist potenziell eine enorme Quelle für erneuerbare, saubere Energie.Einige schätzen, dass Sonnenlicht 10.000 -mal so viel Kraft erzeugen könnte wie die Erde, die um die Wende des 21. Jahrhunderts verwendet wird.Es gibt jedoch große technologische Herausforderungen, um diese Energie effektiv zu nutzen.Es gibt eine Reihe verschiedener Technologien und in der Entwicklung, die Sonnenlicht verwenden, um Strom zu liefern.Alternativ kann es verwendet werden, um Elektrizität unter Verwendung von Photovoltaikzellen (PV) zu erzeugen, die auf Solarmodulen angeordnet sind.Eine dritte Methode besteht darin, das Sonnenlicht auf ein Ziel zu konzentrieren, um Wärme zu erzeugen, die direkt für industrielle Zwecke verwendet werden kann, oder um Strom zu liefern.bei Licht ausgesetzt.Photovoltaikzellen werden konstruiert, um diesen Effekt zu nutzen, und Solarmodule bestehen aus großen Arrays dieser Geräte, die so viel Sonnenlicht wie möglich erhalten.Zusammen können sie erhebliche Mengen an Strom erzeugen.Obwohl sie ab 2013 relativ ineffizient sind, haben sie normalerweise sehr niedrige Betriebs- und Wartungskosten und können sehr effektiv für die Bereitstellung von Strom für Häuser sein.Es wird viel Forschung zur Verbesserung der Effizienz und der Konstruktion von Zellen aus billigeren Materialien stattfinden.
Die meisten Solarmodule bestehen aus kristallinen Silizium-PV-Zellen, die bei der Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität 18-24% effizient sind.Eine Reihe von Alternativen werden jedoch untersucht.Dünne Filmzellen können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden.Obwohl diese derzeit weniger effizient sind als Standard -PV -Zellen, sind sie leicht, flexibel und billiger herzustellen.Mehrübergangszellen können eine Effizienz von mehr als 43%erreichen.Sie sind so strukturiert, dass verschiedene Teile der Zelle so abgestimmt sind, dass sie Sonnenlicht in bestimmten Wellenlängenbereichen erfassen, anstatt einen einzelnen Rezeptor zu haben, der einen Teil der verfügbaren Energie verpasst.
Ein weiterer vielversprechender Bereich ist die farbstoffsensibilisierte Solarzelle (DSSC) (DSSC)., manchmal als Gratzel -Zelle bezeichnet, nach Michael Gratzel, der sie in den neunziger Jahren zum ersten Mal entwickelt hat.Diese verwenden einen Farbstoff, um Sonnenenergie zu erfassen und einen Elektronenfluss zu erzeugen, der über eine flüssige Elektrolytschicht unten aufgefüllt wird.Obwohl sie potenziell billig zu produzieren, sind sie nur etwa 12% effizient, und es gibt Probleme mit der Haltbarkeit, die sich auf die kommerzielle Verwendung auswirken können.Zum Beispiel kann die Flüssigkeit unter kalten Bedingungen einfrieren oder sich erweitern, wenn sie warm ist, und kann auslaufen.Forscher haben eine Version der Zelle entwickelt, in der der störende Flüssigelektrolyt durch ein solides Material ersetzt wird und den Weg für billige und langlebige Sonnenkollektoren öffnet.Die Zukunft der Sonnenenergie liegt im Bau neuer Gebäude und der Nachrüstung vieler älterer.Einige Experten sagen voraus, dass die meisten, wenn nicht alle neuen Gebäude Sonnenkollektoren auf Dächern installieren werden.Da diese auch leicht angepasst werden können, erhalten viele ältere Gebäude möglicherweise Upgrades für die Leistung von der Sonne.ExpERTS und Umweltschützer hoffen, dass das Gebäude mit Grünenergie von Regierungen durch großzügige Steueranreize, Ausnahmen und Zuschüsse für den alternativen Energieverbrauch ermutigt wird.In Fällen, in denen Menschen in mehrstöckigen Unterkünften leben, ist die Menge des Dachraums jedoch im Vergleich zur Anzahl der Häuser sehr gering.Anwendungen können zwar klein, individuell und können einen Teil der Belastung vom elektrischen Netz nehmen, wenn die Sonne den Strombedarf von Städten und Industrien liefern soll, muss seine Zukunft in großen, solaren Stromerzeugungstationen liegen.Das Nutzen der Sonnenenergie mit PV -Zellen ist der Raum, der zum Aufbau der Kraftwerke erforderlich ist.Eine Anlage besteht aus Tausenden von Sonnenkollektoren, ähnlich wie in alternativen Energiehäusern, die derzeit installiert sind.Aus diesem Grund benötigen sie einen durchweg sonnigen Bereich und eine beträchtliche Menge an Platz.Derzeit umfasst eine der größten Kraftwerke der Welt mehr als 10 Quadratmeilen (16,9 km 2
) und schafft genügend Strom, um etwa 200.000 Häuser zu betreiben.Einige Experten schlagen vor, dass es erforderlich wäre, um für die gesamten Vereinigten Staaten eine Fläche von ungefähr 100 Meilen (160,9 km) pro Seite zu liefern, wahrscheinlich irgendwo im Wüstenklima des amerikanischen Südwestens.Andere Möglichkeiten bestehen für die großflächige Nutzung der Kraft der Sonne.Ein Beispiel ist die Konzentration der Solarleistungstechnologie (CSP).Anstatt Strom direkt zu erzeugen, konzentrieren sich diese Sonneneinstrahlung auf das Heizen von Wasser und sorgt für Dampf für eine Turbine, die wie ein herkömmliches Kraftwerk Strom erzeugt.Sie können aus Arrays von Parabolspiegeln bestehen, die das Sonnenlicht auf eine mit Flüssigkeit gefüllte lineare Röhre konzentrieren.Alternativ kann Wärme von der Sonne durch einen Parabolspiegel konzentriert werden, um eine Flüssigkeit zu erwärmen, die einen Stirling -Motor antreibt, der die mechanische Energie für die Stromerzeugung bietet.-Tracking Flat Spiegel konzentriert sich die Wärme von der Sonne auf einen Flüssigkeitsbehälter, der verwendet wird, um Dampf für einen Generator zu liefern.Eine Reihe von Pflanzen ist in Betrieb und erzeugt 10 bis 20 Megawatt Strom.Zukünftige Pflanzen können bis zu 200 Megawatt liefern.
Die Zukunft Ein ermutigender Trend in Bezug auf die Zukunft der Solarenergie ist, dass viele der größten Innovatoren der Welt ihre Talente und Mittel zur Verbesserung der alternativen Energietechnologie konzentrieren.Viele Auszeichnungssysteme Mdash;finanziert von verschiedenen Regierungen auf der ganzen Welt mdash;Konzentrieren Sie sich auf die wirtschaftliche Bereitstellung von Solarenergie und in großem Maßstab.In vielen Ländern erhalten die Bürger finanzielle Anreize für die Umstellung auf „grüne“ Energiequellen und die Installation ihrer eigenen Sonnenkollektoren.Die Antwort fördert die Forschung zu Sonnenenergie und liegt zum Teil in den Händen der Bürger der Welt.Was gewöhnliche Bürger kaufen und unterstützen, wird die Trends der Zukunft beeinflussen.Durch die Installation von Solarmodulen, Spenden an Forschungsorganisationen, die an alternativen Energien beteiligt sind, einen Universitätsabschluss in einem verwandten Thema annehmen und für Maßnahmen zur Förderung der alternativen Energieentwicklung stimmen, kann jeder die Zukunft der Sonnenenergie haben.