Ποιο είναι το μέλλον της ηλιακής ενέργειας;

Στον 21ο αιώνα, η ηλιακή ενέργεια έχει ήδη γίνει μέρος της καθημερινής ζωής.Από τις ηλιακές θερμαινόμενες πισίνες μέχρι τα σπίτια που τροφοδοτούνται από τον ήλιο, υπάρχουν πολλά παραδείγματα που αποδεικνύουν την χρήσιμη εφαρμογή της καθαρής, ασφαλούς, βιώσιμης δύναμης του ήλιου.Καθώς η ανησυχία αυξάνεται για τις επιπτώσεις της καύσης ορυκτών καυσίμων και η πιθανότητα εξαντλητικής μη ανανεώσιμης ενέργειας πηγών, το μέλλον της ηλιακής ενέργειας φαίνεται φωτεινό.Από το 2013, η τεχνολογία δεν είναι χωρίς τα προβλήματά της και μέχρι στιγμής οι εφαρμογές έχουν ως επί το πλείστον σχετικά μικρή κλίμακα, αλλά διεξάγεται μεγάλη έρευνα σε αυτόν τον τομέα και υπήρξαν αρκετές πολύ ελπιδοφόρες εξελίξεις.Η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας

Ο ήλιος είναι δυνητικά μια τεράστια πηγή ανανεώσιμης, καθαρής ενέργειας.Κάποιοι εκτιμούν ότι το φως του ήλιου θα μπορούσε να παράγει 10.000 φορές μεγαλύτερη δύναμη με τη γη που χρησιμοποιείται στις αρχές του 21ου αιώνα.Υπάρχουν, ωστόσο, σημαντικές τεχνολογικές προκλήσεις που πρέπει να πληρούνται στην αποτελεσματική αξιοποίηση της ενέργειας.Υπάρχουν διάφορες διαθέσιμες τεχνολογίες και υπό ανάπτυξη, οι οποίες χρησιμοποιούν το φως του ήλιου για να παρέχουν ενέργεια.

Το φως του ήλιου μπορεί να χρησιμοποιηθεί απλά για να ζεσταθεί το νερό που στη συνέχεια χρησιμοποιείται για την παροχή κεντρικής θέρμανσης για τα σπίτια.Εναλλακτικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιώντας φωτοβολταϊκά (PV) κύτταρα διατεταγμένα σε ηλιακούς συλλέκτες.Μια τρίτη μέθοδος είναι να συγκεντρωθεί το φως του ήλιου σε ένα στόχο για τη δημιουργία θερμότητας, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας για βιομηχανικούς σκοπούς ή για την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας.όταν εκτίθεται στο φως.Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα κατασκευάζονται για να εκμεταλλευτούν αυτό το αποτέλεσμα και οι ηλιακοί συλλέκτες αποτελούνται από μεγάλες συστοιχίες αυτών των συσκευών που τοποθετούνται για να λαμβάνουν όσο το δυνατόν περισσότερο φως του ήλιου.Μαζί, μπορούν να δημιουργήσουν σημαντικές ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας.Παρόλο που, από το 2013, είναι σχετικά αναποτελεσματικές, συνήθως έχουν πολύ χαμηλό κόστος λειτουργίας και συντήρησης και μπορούν να είναι πολύ αποτελεσματικοί στην παροχή εξουσίας για τα σπίτια.Έχουν διεξαχθεί μεγάλη έρευνα για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και την κατασκευή κυττάρων από φθηνότερα υλικά.

Οι περισσότεροι ηλιακοί συλλέκτες αποτελούνται από κρυσταλλικά κύτταρα φωτοβολταϊκών πυριτίων, τα οποία είναι 18-24% αποτελεσματικά στη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια.Ωστόσο, ορισμένες εναλλακτικές λύσεις βρίσκονται υπό διερεύνηση.Τα κύτταρα λεπτού φιλμ μπορούν να κατασκευαστούν από μια ποικιλία υλικών.Αν και αυτά είναι επί του παρόντος λιγότερο αποτελεσματικά από τα τυποποιημένα φωτοβολταϊκά κύτταρα, είναι ελαφριά, εύκαμπτα και φθηνότερα για την κατασκευή.Τα κύτταρα πολλαπλών λειτουργιών μπορούν να επιτύχουν απόδοση άνω του 43%.Είναι δομημένα έτσι ώστε διαφορετικά μέρη του κυττάρου να συντονίζονται για να συλλάβουν το φως του ήλιου σε συγκεκριμένες περιοχές μήκους κύματος, αντί να έχουν έναν μόνο υποδοχέα που χάνει ένα τμήμα της διαθέσιμης ενέργειας., μερικές φορές ονομάζεται Cell Gratzel, μετά τον Michael Gratzel, ο οποίος το ανέπτυξε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1990.Αυτά χρησιμοποιούν μια βαφή για να συλλάβουν την ηλιακή ενέργεια και να παράγουν μια ροή ηλεκτρονίων, τα οποία αναπτύσσονται μέσω ενός στρώματος υγρού ηλεκτρολύτη παρακάτω.Αν και δυνητικά φθηνά για την παραγωγή, είναι μόνο περίπου 12% αποτελεσματικά και υπάρχουν προβλήματα με την ανθεκτικότητα που μπορεί να επηρεάσουν την εμπορική χρήση.Για παράδειγμα, το υγρό μπορεί να παγώσει σε κρύες συνθήκες ή να επεκταθεί όταν είναι ζεστό και μπορεί να διαρρεύσει.Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια έκδοση του κυττάρου στην οποία ο ενοχλητικός υγρός ηλεκτρολύτης αντικαθίσταται με ένα στερεό υλικό, ανοίγοντας το δρόμο για φθηνούς και ανθεκτικούς ηλιακούς συλλέκτες.Το μέλλον της ηλιακής ενέργειας έγκειται στην κατασκευή νέων κτιρίων και στον εκσυγχρονισμό πολλών παλαιότερων.Μερικοί ειδικοί προβλέπουν ότι τα περισσότερα, αν όχι όλα, νέα κτίρια θα έχουν εγκατεστημένα ηλιακά πάνελ σε στέγες.Δεδομένου ότι αυτά είναι επίσης εύκολα τοποθετημένα, πολλά παλαιότερα κτίρια ενδέχεται να λαμβάνουν αναβαθμίσεις για να τρέξουν στην εξουσία από τον Ήλιο.ΕκδήλωσηΟι ERT και οι περιβαλλοντολόγοι ελπίζουν ότι η οικοδόμηση πράσινης ενέργειας θα ενθαρρυνθεί από τις κυβερνήσεις μέσω γενναιόδωρων φορολογικών κινήτρων, εξαιρέσεων και επιχορηγήσεων για εναλλακτική κατανάλωση ενέργειας.

Οι ηλιακοί συλλέκτες σε μια στέγη, σε ορισμένες περιοχές, να παρέχουν όλες ή τις περισσότερες ανάγκες ενέργειας ενός σπιτιού.Σε περιπτώσεις όπου οι άνθρωποι ζουν σε πολυώροφα καταλύματα, ωστόσο, η ποσότητα του χώρου οροφής είναι πολύ μικρή σε σύγκριση με τον αριθμό των σπιτιών.Ενώ οι μικρές, μεμονωμένες εφαρμογές μπορούν να πάρουν μέρος της πίεσης από το ηλεκτρικό δίκτυο, εάν ο ήλιος πρόκειται να παρέχει τις ανάγκες ισχύος των πόλεων και των βιομηχανιών, το μέλλον του πρέπει να βρίσκεται σε μεγάλους σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Το μεγαλύτερο πρόβλημα που αντιμετωπίζει τοΗ αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας με τη χρήση φωτοβολταϊκών κυττάρων είναι ο χώρος που απαιτείται για την κατασκευή των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής.Ένα εργοστάσιο αποτελείται από χιλιάδες ηλιακούς συλλέκτες, όχι σε αντίθεση με εκείνα που εγκαθίστανται σήμερα σε εναλλακτικά σπίτια ενέργειας.Εξαιτίας αυτού, απαιτούν μια σταθερά ηλιόλουστη περιοχή και ένα σημαντικό χώρο.Επί του παρόντος, ένας από τους μεγαλύτερους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής στον κόσμο καλύπτει περισσότερα από 10 τετραγωνικά μίλια (16,9 χλμ. 2 ^{) και δημιουργεί αρκετό ηλεκτρικό ρεύμα για να τρέξει περίπου 200.000 σπίτια.Κάποιοι εμπειρογνώμονες υποδεικνύουν ότι για την παροχή εξουσίας σε ολόκληρες τις Ηνωμένες Πολιτείες, θα απαιτούσε μια περιοχή περίπου 100 μίλια (160,9 χλμ.) Ανά πλευρά, πιθανώς κάπου στο κλίμα της ερήμου του αμερικανικού νοτιοδυτικού.Άλλες δυνατότητες υπάρχουν για την αξιοποίηση μεγάλης κλίμακας της εξουσίας του ήλιου.Ένα παράδειγμα είναι η τεχνολογία συγκέντρωσης ηλιακής ενέργειας (CSP).Αντί να δημιουργεί άμεσα ηλεκτρική ενέργεια, αυτά τα συμπυκνώματα του ηλιακού φωτός για να θερμανθούν νερό, παρέχοντας ατμό για να οδηγήσουν έναν στρόβιλο που παράγει ηλεκτρική ενέργεια ακριβώς όπως ένα συμβατικό σταθμό παραγωγής ενέργειας.Μπορούν να αποτελούνται από συστοιχίες παραβολικών καθρέφτη που εστιάζουν το φως του ήλιου σε ένα γραμμικό σωλήνα γεμάτο με υγρό.Εναλλακτικά, η θερμότητα από τον ήλιο μπορεί να επικεντρωθεί από έναν παραβολικό καθρέφτη για να θερμαίνει ένα υγρό που οδηγεί έναν κινητήρα Stirling, ο οποίος παρέχει τη μηχανική ενέργεια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.-Η παρακολούθηση επίπεδων καθρέφτη εστιάζει τη θερμότητα από τον ήλιο σε ένα δοχείο υγρού που χρησιμοποιείται για την παροχή ατμού για μια γεννήτρια.Ορισμένα φυτά λειτουργούν, παράγοντας 10-20 megawatts ηλεκτρικής ενέργειας.Τα μελλοντικά φυτά μπορούν να παραδώσουν έως και 200 megawatts.}

Η μελλοντική

μία ενθαρρυντική τάση σχετικά με το μέλλον της ηλιακής ενέργειας είναι ότι πολλοί από τους μεγαλύτερους καινοτόμους του κόσμου επιλέγουν να εστιάσουν τα ταλέντα και τα κεφάλαιά τους στη βελτίωση της εναλλακτικής τεχνολογίας ενέργειας.Πολλά προγράμματα βραβείων mdash;χρηματοδοτείται από διάφορες κυβερνήσεις σε όλο τον κόσμο mdash;Επικεντρωθείτε στην οικονομική παροχή της ηλιακής ενέργειας και σε μεγάλη κλίμακα.Σε πολλές χώρες, οι πολίτες λαμβάνουν οικονομικά κίνητρα για τη μετάβαση σε "πράσινες" πηγές ενέργειας και την εγκατάσταση των δικών τους ηλιακών συλλεκτών.Προωθώντας την έρευνα για την ηλιακή ενέργεια, η απάντηση έγκειται εν μέρει στα χέρια των πολιτών του κόσμου.Ποιοι είναι οι απλοί πολίτες να αγοράσουν και να υποστηρίξουν θα επηρεάσουν τις τάσεις του μέλλοντος.Με την εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών, δωρεά σε ερευνητικούς οργανισμούς που εμπλέκονται σε εναλλακτικές ενέργειες, λαμβάνοντας πανεπιστημιακό πτυχίο σε σχετικό θέμα και ψηφοφορία για μέτρα που προωθούν την εναλλακτική ανάπτυξη ενέργειας, ο καθένας μπορεί να έχει λέει το μέλλον της ηλιακής ενέργειας.