Vad är framtiden för solenergi?
Under 2000 -talet har solenergi redan blivit en del av det dagliga livet.Från soluppvärmda simbassänger till soldrivna hem finns det många exempel som visar den användbara tillämpningen av solens rena, säkra, hållbara kraft.När oro växer över effekterna av att bränna fossila bränslen och möjligheten att uttömma icke-förnybara energikällor ser solenergins framtid ljus ut.Från och med 2013 är tekniken inte utan problem, och hittills har applikationer mestadels varit relativt liten skala, men en hel del forskning pågår inom detta område, och det har varit ett antal mycket lovande utvecklingar.
Utnyttjande solenergi
Solen är potentiellt en enorm källa till förnybar, ren energi.Vissa uppskattar att solljus kan producera 10 000 gånger så mycket kraft som jorden som användes vid 21 -talet.Det finns emellertid stora tekniska utmaningar att möta för att utnyttja den energin effektivt.Det finns ett antal olika tekniker tillgängliga och under utveckling som använder solljus för att ge kraft.
Solljus kan användas helt enkelt för att värma vatten som sedan används för att tillhandahålla centralvärme för hem.Alternativt kan det användas för att generera el med användning av fotovoltaiska (PV) celler arrangerade på solpaneler.En tredje metod är att koncentrera solljus på ett mål för att generera värme, som kan användas direkt för industriella ändamål, eller för att tillhandahålla elektricitet.
Solpaneler
Dessa paneler förlitar sig på den fotoelektriska effekten, där vissa ämnen ger en liten elektrisk strömNär den utsätts för ljus.Fotovoltaiska celler är konstruerade för att utnyttja denna effekt, och solpaneler består av stora matriser av dessa enheter som är placerade för att få så mycket solljus som möjligt.Tillsammans kan de generera betydande mängder el.Även om de från och med 2013 är relativt ineffektiva, har de normalt mycket låga kör- och underhållskostnader och kan vara mycket effektiva för att tillhandahålla kraft för hem.En hel del forskning sker för att förbättra effektiviteten och konstruera celler från billigare material.
De flesta solpaneler består av kristallina kisel-PV-celler, som är 18-24% effektiva för att omvandla solljus till elektricitet.Ett antal alternativ undersöks dock.Tunna filmceller kan tillverkas av olika material.Även om dessa för närvarande är mindre effektiva än standard PV -celler, är de lätta, flexibla och billigare att tillverka.Multijunctionceller kan uppnå en effektivitet på mer än 43%.De är strukturerade så att olika delar av cellen är inställda för att fånga solljus vid specifika våglängdsområden, snarare än att ha en enda receptor som missar en del av den tillgängliga energin.
Ett annat lovande område är den färgämneskänsliga solcellen (DSSC), ibland kallad Gratzel Cell, efter Michael Gratzel, som först utvecklade den på 1990 -talet.Dessa använder ett färgämne för att fånga solenergi och producera ett flöde av elektroner, som fylls på via ett flytande elektrolytskikt nedan.Även om de är potentiellt billiga att producera är de bara cirka 12% effektiva, och det finns problem med hållbarhet som kan påverka kommersiellt bruk.Till exempel kan vätskan frysa under kalla förhållanden eller expandera när den är varm och kan läcka.Forskare har utvecklat en version av cellen där den besvärliga flytande elektrolyten ersätts med ett fast material och öppnar vägen för billiga och hållbara solpaneler.
Förutom utvecklingen av billigare och effektivare fotovoltaiska celler, en viktig del avFramtiden för solenergi ligger i byggandet av nya byggnader och eftermontering av många äldre.Vissa experter förutspår att de flesta, om inte alla, nya byggnader kommer att ha solpaneler installerade på tak.Eftersom dessa också lätt är monterade kan många äldre byggnader få uppgraderingar för att köra på ström från solen.ExpERTS och miljöaktivister hoppas att byggnad av grön energi kommer att uppmuntras av regeringar genom generösa skatteincitament, undantag och bidrag för alternativ energianvändning.
Solpaneler på ett tak kan i vissa områden ge alla eller de flesta av ett hem energibehov.I fall där människor bor i boende med flera våningar är emellertid mängden takutrymme mycket litet jämfört med antalet bostäder.Medan små, individuella, kan applikationer ta en del av belastningen från det elektriska nätet, om solen ska tillhandahålla kraftbehovet hos städer, måste dess framtid ligga i stora soldrivna elektricitetsgenererande stationer.
Det största problemet införAtt utnyttja solenergi med hjälp av PV -celler är det utrymme som krävs för att bygga kraftverk.En anläggning består av tusentals solpaneler, inte till skillnad från de som för närvarande är installerade på alternativa energihem.På grund av detta kräver de ett konsekvent soligt område och en betydande mängd utrymme.För närvarande täcker en av de största kraftstationerna i världen mer än 10 kvadrat miles (16,9 km 2 ) och skapar tillräckligt med el för att köra cirka 200 000 hus.Vissa experter föreslår att för att tillhandahålla makt för hela USA, skulle ett område ungefär 100 mil (160,9 km) per sida krävas, förmodligen någonstans i öknen klimat i det amerikanska sydväst.Andra möjligheter finns för storskalig utnyttjande av solens kraft.Ett exempel är koncentrering av Solar Power (CSP) -teknologi.I stället för att generera elektricitet direkt, koncentrerar dessa solljus för att värma vatten, vilket ger ånga för att driva en turbin som producerar elektricitet precis som ett konventionellt kraftverk.De kan bestå av matriser av paraboliska speglar som fokuserar solljus på ett linjärt rör fyllt med vätska.Alternativt kan värme från solen fokuseras av en parabolisk spegel för att värma en vätska som driver en Stirling -motor, som ger den mekaniska energin för elproduktion.
Ett annat beprövat system är "Power Tower", där en mängd solens sol-Trackning av platta speglar fokuserar värme från solen på en behållare med vätska som används för att ge ånga för en generator.Ett antal växter är i drift och producerar 10-20 megawatt el.Framtida växter kan leverera upp till 200 megawatt.
Framtiden
En som uppmuntrar trenden som rör solenergiets framtid är att många av världens största innovatörer väljer att fokusera sina talanger och medel för att förbättra alternativ energiteknologi.Många prisutdelningar mdash;finansieras av olika regeringar runt om i världen mdash;Fokusera på att tillhandahålla solenergi ekonomiskt och i stor skala.I många länder ges medborgarna ekonomiska incitament för att byta till ”gröna” energikällor och installera sina egna solpaneler.