Jaka jest przyszłość energii słonecznej?

W XXI wieku energia słoneczna stała się już częścią codziennego życia.Od ogrzewanych słonecznymi basenami po domy zasilane słońcem, istnieje wiele przykładów, które pokazują przydatne zastosowanie czystej, bezpiecznej, zrównoważonej mocy słońca.W miarę wzrostu obaw związanych z skutkami spalania paliw kopalnych i możliwości wyczerpania nie odnawialnych źródeł energii, przyszłość energii słonecznej wygląda jasno.Od 2013 r. Technologia nie jest pozbawiona problemów i jak dotąd aplikacje były głównie stosunkowo niewielkie, ale w tej dziedzinie trwają wiele badań i nastąpiło wiele bardzo obiecujących zmian.

Wykorzystanie energii słonecznej Słońce jest potencjalnie ogromnym źródłem odnawialnej, czystej energii.Niektórzy szacują, że światło słoneczne może wytwarzać 10 000 razy więcej mocy niż Ziemia używana na przełomie XXI wieku.Istnieją jednak poważne wyzwania technologiczne, które należy sprostać skutecznym wykorzystaniu tej energii.Dostępnych jest wiele różnych technologii i w rozwoju, które wykorzystują światło słoneczne, aby zapewnić moc. Światło słoneczne można użyć po prostu do podgrzewania wody, która jest następnie wykorzystywana do zapewnienia centralnego ogrzewania domów.Alternatywnie można go wykorzystać do generowania energii elektrycznej za pomocą ogniw fotowoltaicznych (PV) ułożonych na panele słoneczne.Trzecią metodą jest skoncentrowanie światła słonecznego na celu generowania ciepła, które może być stosowane bezpośrednio do celów przemysłowych lub w celu zapewnienia energii elektrycznej. Panele słoneczne Panele te opierają się na efekcie fotoelektrycznym, w którym niektóre substancje wytwarzają mały prąd elektryczny prąd elektrycznypo wystawieniu na światło.Komórki fotowoltaiczne są budowane w celu wykorzystania tego efektu, a panele słoneczne składają się z dużych układów tych urządzeń ustawionych w celu otrzymania jak największej ilości światła słonecznego.Razem mogą generować znaczne ilości energii elektrycznej.Chociaż od 2013 r. Są one stosunkowo nieefektywne, zwykle mają one bardzo niskie koszty biegania i konserwacji i mogą być bardzo skuteczne w zapewnianiu energii dla domów.Znaleziono wiele badań w zakresie poprawy wydajności i konstruowania komórek z tańszych materiałów. Większość paneli słonecznych składa się z krystalicznych komórek PV krzemowych, które są w 18-24% wydajne w przekształcaniu światła słonecznego w energię elektryczną.Jednak szereg alternatyw jest badanych.Cienkie komórki można wytwarzać z różnych materiałów.Chociaż są one obecnie mniej wydajne niż standardowe komórki PV, są lekkie, elastyczne i tańsze w produkcji.Komórki multijunkcyjne mogą osiągnąć wydajność ponad 43%.Są one ustrukturyzowane tak, aby różne części komórki są dostrojone do przechwytywania światła słonecznego w określonych zakresach długości fali, zamiast mieć pojedynczy receptor, który pomija część dostępnej energii. Kolejnym obiecującym obszarem jest ogniwa słoneczne wrażliwe na barwnik (DSSC), czasami nazywany Gratzel Cell, po Michael Gratzel, który po raz pierwszy rozwinął go w latach 90.Wykorzystują one barwnik do przechwytywania energii słonecznej i wytwarzania przepływu elektronów, które są uzupełniane za pomocą ciekłej warstwy elektrolitu poniżej.Chociaż potencjalnie tanie w produkcji, są one tylko około 12% wydajne i występują problemy z trwałością, które mogą wpływać na użytek komercyjny.Na przykład płyn może zamarznąć w chłodne warunkach lub rozszerzać się, gdy jest ciepły, i może wyciekać.Naukowcy opracowali wersję komórki, w której kłopotliwy ciekł elektrolit jest zastępowany stałym materiałem, otwierając drogę dla tanich i trwałych paneli słonecznych. Oprócz rozwoju tańszych i bardziej wydajnych komórek fotowoltaicznych, ważną częścią tegoPrzyszłość energii słonecznej polega na budowie nowych budynków i modernizacji wielu starszych.Niektórzy eksperci przewidują, że większość, jeśli nie wszystkie, nowe budynki będą miały zainstalowane panele słoneczne na dachach.Ponieważ są one również łatwe do zamontowania, wiele starszych budynków może otrzymać ulepszenia, które będą działać na zasilanie od słońca.Do potęgiErts i ekolodzy mają nadzieję, że rządy będą zachęcać do budynku zielonej energii poprzez hojne zachęty podatkowe, zwolnienia i dotacje do alternatywnego zużycia energii.

Panele słoneczne na dachu mogą, na niektórych obszarach, zaspokoić wszystkie lub większość potrzeb energetycznych.Jednak w przypadkach, w których ludzie mieszkają w wielopiętrowym zakwaterowaniu, ilość przestrzeni dachowej jest bardzo mała w porównaniu z liczbą domów.Podczas gdy małe, indywidualne, zastosowania mogą odciążyć część siatki elektrycznej, jeśli słońce ma zaspokoić potrzeby mocy miast i branż, jego przyszłość musi leżeć na dużych stacjach wytwarzających energię elektryczną zasilaną energią słoneczną.

Największy problem stojący przedWykorzystanie energii słonecznej za pomocą komórek PV to przestrzeń wymagana do budowy elektrowni.Zakład składa się z tysięcy paneli słonecznych, podobnie jak obecnie zainstalowane w alternatywnych domach energii.Z tego powodu wymagają konsekwentnie słonecznego obszaru i znacznej ilości miejsca.Obecnie jedna z największych stacji energetycznych na świecie obejmuje ponad 10 mil kwadratowych (16,9 km ² ) i tworzy wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby prowadzić około 200 000 domów.Niektórzy eksperci sugerują, że aby zapewnić władzę dla całych Stanów Zjednoczonych, wymagany byłby obszar około 100 mil (160,9 km), prawdopodobnie gdzieś w pustynnym klimacie amerykańskiego południowego zachodu.

Alternatywy dla paneli słonecznych

Istnieją inne możliwości związane z wykorzystaniem mocy Słońca.Jednym z przykładów jest koncentrowanie technologii energii słonecznej (CSP).Zamiast generować elektryczność bezpośrednio, koncentrują światło słoneczne do ogrzewania wody, zapewniając pary do napędzania turbiny, która wytwarza energię elektryczną, podobnie jak konwencjonalna elektrownia.Mogą składać się z tablicy luster parabolicznych, które skupiają światło słoneczne na liniowej rurce wypełnionej cieczy.Alternatywnie, ciepło ze słońca może być skupione przez paraboliczne lustro w celu podgrzewania płynu, który napędza silnik Stirling, który zapewnia energię mechaniczną do wytwarzania energii elektrycznej.

Kolejnym sprawdzonym systemem jest „wieża energetyczna”, w której szereg słońca słonecznego-Płaskie lustra koncentruje ciepło ze słońca na pojemniku z cieczy, który jest używany do dostarczania pary dla generatora.Działa wiele roślin, wytwarzając 10-20 megawatów energii elektrycznej.Przyszłe rośliny mogą dostarczyć do 200 megawatów.

Przyszły

Zachęcający trend związany z przyszłością energii słonecznej jest to, że wielu największych innowatorów na świecie decyduje się skoncentrować swoje talenty i fundusze na poprawę alternatywnej technologii energetycznej.Wiele programów nagród mdash;finansowane przez różne rządy na całym świecie mdash;Skoncentruj się na dostarczaniu energii słonecznej ekonomicznej i na dużą skalę.Promując badania energii słonecznej, odpowiedź leży częściowo w rękach obywateli świata.To, co zwykli obywatele decydują się na zakup i wsparcie, wpłynie na trendy przyszłości.Instalując panele słoneczne, przekazując darowizny na organizacje badawcze zaangażowane w alternatywne energie, podejmując dyplom uniwersytecki w powiązanym temacie i głosując na środki promujące alternatywny rozwój energii, każdy może mieć powiedzenie przyszłości energii słonecznej.