Het gebruik van zonne-energie op aarde. Vooruitzichten voor het gebruik van zonne-energie op aarde

2024 Auteur: Henry Conors | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-02-12 11:26

Tegenwoordig is het probleem van energieverbruik behoorlijk acuut - de hulpbronnen van de planeet zijn niet eindeloos, en tijdens haar bestaan heeft de mensheid vrijwel alles verwoest wat de natuur ons heeft gegeven. Op dit moment wordt actief steenkool en olie gewonnen, waarvan de voorraden met de dag kleiner worden. De kracht van het denken stelde de mensheid in staat een ongelooflijke stap in de toekomst te zetten en atoomenergie te gebruiken, wat een enorm gevaar met zich meebracht voor het hele milieu.

Het milieuprobleem is niet minder acuut - de actieve winning van hulpbronnen en het verdere gebruik ervan heeft een negatieve invloed op de toestand van de planeet, en verandert niet alleen de aard van de bodem, maar zelfs de klimatologische omstandigheden.

Daarom is er altijd speciale aandacht besteed aan natuurlijke energiebronnen, zoals water of wind. Eindelijk, na zoveel jaren van actief onderzoek en ontwikkeling, is de mensheid "volwassen" geworden met het gebruik van zonne-energie op aarde. Het gaat over hem die we verder zullen bespreken.

Wat is hier zo aantrekkelijk aan

Laten we, voordat we verder gaan met specifieke voorbeelden, eens kijken waarom onderzoekers over de hele wereld zo geïnteresseerd zijn in dit soort energieproductie. De belangrijkste troef kan onuitputtelijkheid worden genoemd. Ondanks talloze hypothesen is de kans dat een ster als de zon in de nabije toekomst uit zal gaan extreem klein. Dit betekent dat de mensheid de mogelijkheid heeft om op een volledig natuurlijke manier schone energie te ontvangen.

Het tweede onbetwistbare voordeel van het gebruik van zonne-energie op aarde is de milieuvriendelijkheid van deze optie. De impact op het milieu onder dergelijke omstandigheden zal nul zijn, wat op zijn beurt de hele wereld een veel betere toekomst biedt dan die zich opent met de constante winning van beperkte ondergrondse hulpbronnen.

Tot slot moet speciale aandacht worden besteed aan het feit dat het gebruik van zonne-energie het minste gevaar voor de mens oplevert.

Echt

Laten we nu ter zake komen. De enigszins poëtische naam "zonne-energie" verbergt eigenlijk de omzetting van straling in elektriciteit met behulp van speciaal ontwikkelde technologieën. Dit proces wordt geleverd door fotovoltaïsche cellen, die de mensheid extreem actief gebruikt voor haar eigen doeleinden, en met behoorlijk succes.

Zonnestraling

Het is historisch zo gebeurd dat het zelfstandig naamwoord "straling" meer negatieve dan positieve associaties oproept in verband met die door de mens veroorzaakte rampen die de wereld tijdens haar leven heeft weten te overleven. Desalniettemin zorgt de technologie voor het gebruik van de energie van de zon op aarde ervoor dat je ermee kunt werken.

Kortom,dit type straling is elektromagnetische straling, met een bereik tussen 2,8 en 3,0 micron.

Het zonnespectrum dat zo succesvol door de mensheid wordt gebruikt, bestaat eigenlijk uit drie soorten golven: ultraviolet (ongeveer 2%), ongeveer 49% zijn lichtgolven en ten slotte is dezelfde hoeveelheid in infraroodstraling. Zonne-energie heeft een klein aantal andere componenten, maar hun rol is zo onbeduidend dat ze geen speciale impact hebben op het leven op aarde.

De hoeveelheid zonne-energie die de aarde raakt

Nu de samenstelling van het spectrum dat wordt gebruikt voor het welzijn van de mensheid is bepaald, moet nog een belangrijk kenmerk van deze bron worden opgemerkt. Het gebruik van zonne-energie op aarde lijkt veelbelovend, ook omdat het in vrij grote hoeveelheden beschikbaar is tegen bijna minimale verwerkingskosten. De totale hoeveelheid energie die door een ster wordt uitgestraald, is extreem hoog, maar ongeveer 47% bereikt het aardoppervlak, wat gelijk staat aan zevenhonderd biljard kilowattuur. Ter vergelijking merken we op dat slechts één kilowattuur kan zorgen voor een tienjarige werking van een gloeilamp met een vermogen van honderd watt.

De kracht van de straling van de zon en het gebruik van energie op aarde hangt natuurlijk af van een aantal factoren: klimatologische omstandigheden, de invalshoek van de stralen op het oppervlak, seizoen en geografische locatie.

Wanneer en hoeveel

Het is gemakkelijk te raden dat de dagelijkse hoeveelheid zonne-energie die op het oppervlak v altDe aarde verandert voortdurend, omdat deze rechtstreeks afhangt van de positie van de planeet ten opzichte van de zon en de beweging van het licht zelf. Het is al lang bekend dat 's middags de straling maximaal is, terwijl 's morgens en' s avonds het aantal stralen dat het oppervlak bereikt veel minder is.

We kunnen met vertrouwen zeggen dat het gebruik van zonne-energie het meest productief zal zijn in regio's zo dicht mogelijk bij de equatoriale strook, omdat daar het verschil tussen de hoogste en laagste indicatoren minimaal is, wat aangeeft dat de maximale hoeveelheid straling die het oppervlak van de planeet bereikt. Zo bereikt de jaarlijkse hoeveelheid straling in de woestijn-Afrikaanse gebieden gemiddeld 2200 kilowattuur per jaar, terwijl in Canada of bijvoorbeeld Centraal-Europa de cijfers niet boven de 1000 kilowattuur uitkomen.

Zonne-energie in de geschiedenis

Als je zo breed mogelijk denkt, begonnen pogingen om het grote licht dat onze planeet verwarmt te 'temmen' in de oudheid tijdens het heidendom, toen elk element werd belichaamd door een afzonderlijke godheid. Maar toen was het gebruik van zonne-energie natuurlijk uitgesloten - magie regeerde in de wereld.

Het onderwerp van het gebruik van de energie van de zon op aarde begon pas aan het einde van de 14e - het begin van de 20e eeuw actief ter sprake te komen. Een echte doorbraak in de wetenschap werd in 1839 gemaakt door Alexander Edmond Becquerel, die erin slaagde de ontdekker van het fotovoltaïsche effect te worden. De studie van dit onderwerp is aanzienlijk toegenomen en na 44 jaar was Charles Fritts in staat om de allereerstemodule op basis van verguld selenium. Dit gebruik van de energie van de zon op aarde gaf een kleine hoeveelheid vrijgekomen elektriciteit - de totale hoeveelheid productie bedroeg toen niet meer dan 1%. Niettemin was dit voor de hele mensheid een echte doorbraak, die nieuwe wetenschappelijke horizonten opende, waar nog niet eens van was gedroomd.

Albert Einstein heeft zelf een belangrijke bijdrage geleverd aan de ontwikkeling van zonne-energie. In de moderne wereld wordt de naam van de wetenschapper vaker geassocieerd met zijn beroemde relativiteitstheorie, maar in feite kreeg hij de Nobelprijs juist voor het bestuderen van het externe foto-elektrische effect.

Tot op de dag van vandaag ervaart de technologie van het gebruik van zonne-energie op aarde ofwel snelle stijgingen of niet minder snelle dalingen, maar deze tak van kennis wordt voortdurend bijgewerkt met nieuwe feiten, en we kunnen hopen dat in de nabije toekomst, zal de deur naar een compleet nieuwe wereld voor ons open gaan.vrede.

De natuur is tegen ons

We hebben al gesproken over de voordelen van het gebruik van de energie van de zon op aarde. Laten we nu aandacht besteden aan de nadelen van deze methode, die helaas niet minder zijn.

Vanwege de directe afhankelijkheid van geografische locatie, klimatologische omstandigheden en de beweging van de zon, vereist de productie van zonne-energie in voldoende hoeveelheden enorme territoriale kosten. Het komt erop neer dat hoe groter het gebied van verbruik en verwerking van zonnestraling, hoe groter de hoeveelheid milieuvriendelijke energie die we aan de uitgang zullen ontvangen. De plaatsing van dergelijkeenorme systemen hebben veel vrije ruimte nodig, wat bepaalde problemen veroorzaakt.

Een ander probleem met betrekking tot het gebruik van zonne-energie op aarde houdt rechtstreeks verband met het tijdstip van de dag, aangezien de opwekking 's nachts nul zal zijn en 's ochtends en' s avonds uiterst onbeduidend.

Een extra risicofactor is het weer zelf - abrupte veranderingen in omstandigheden kunnen een extreem negatieve invloed hebben op de werking van dit soort systemen, omdat ze problemen veroorzaken bij het debuggen van het vereiste vermogen. In zekere zin kunnen situaties met een sterke verandering in de hoeveelheid consumptie en productie gevaarlijk zijn.

Schoon maar duur

Het gebruik van zonne-energie op aarde is momenteel moeilijk vanwege de hoge kosten. De fotocellen die nodig zijn voor de uitvoering van de hoofdprocessen hebben vrij hoge kosten. Natuurlijk maken de positieve aspecten van het gebruik van dit soort middelen het de moeite waard, maar vanuit economisch oogpunt is het op dit moment niet nodig om te praten over de volledige terugbetaling van contante kosten.

Zoals de trend laat zien, da alt de prijs van zonnecellen echter geleidelijk, dus op termijn kan dit probleem volledig worden opgelost.

Ongemak van het proces

Het gebruik van de zon als energiebron is ook moeilijk omdat deze methode van het verwerken van hulpbronnen nogal omslachtig en onhandig is. Het verbruik en de verwerking van straling zijn rechtstreeks afhankelijk van de netheid van de platen, wat nogal problematisch is om te garanderen. Bovendien, uiterstDe verwarming van de elementen heeft ook een negatieve invloed op het proces, wat alleen kan worden voorkomen door het gebruik van de krachtigste koelsystemen, wat extra materiaalkosten en aanzienlijke kosten met zich meebrengt.

Bovendien worden de platen die in zonnecollectoren worden gebruikt, na 30 jaar actief werk, geleidelijk onbruikbaar, en de kosten van zonnecellen werden eerder genoemd.

Milieuprobleem

Eerder werd gezegd dat het gebruik van dit soort hulpbronnen de mensheid in de toekomst kan behoeden voor ernstige problemen met het milieu. De bron van hulpbronnen en het eindproduct zijn echt zo milieuvriendelijk mogelijk.

Desalniettemin is het gebruik van zonne-energie, het werkingsprincipe van zonnecollectoren, het gebruik van speciale platen met fotocellen, waarvan de vervaardiging veel giftige stoffen vereist: lood, arseen of kalium. Het gebruik ervan brengt geen schade toe aan het milieu, maar gezien hun beperkte levensduur kan het weggooien van de platen na verloop van tijd een serieus probleem worden.

Om de negatieve impact op het milieu te beperken, stappen fabrikanten geleidelijk over op dunnefilmwafels, die lagere kosten en minder schadelijk effect op het milieu hebben.

Methoden voor het omzetten van straling in energie

Films en boeken over de toekomst van de mensheid geven ons bijna altijd ongeveer hetzelfde beeld van dit proces, dat in feiteaanzienlijk kunnen afwijken van de werkelijkheid. Er zijn verschillende manieren om te converteren.

De meest voorkomende is het eerder beschreven gebruik van fotocellen.

Als alternatief maakt de mensheid actief gebruik van thermische zonne-energie, gebaseerd op de verwarming van speciale oppervlakken, waardoor water kan worden verwarmd met de juiste richting van de verkregen temperatuur. Als je dit proces zoveel mogelijk vereenvoudigt, is het te vergelijken met de tanks die worden gebruikt voor zomerdouches in particuliere woningen.

Een andere manier om straling te gebruiken om energie op te wekken is het "zonnezeil", dat alleen in vacuüm kan werken. Dit soort systeem zet straling om in kinetische energie.

Het probleem van gebrek aan opwekking 's nachts wordt gedeeltelijk opgelost door zonneballoncentrales, waarvan de werking voortduurt vanwege de accumulatie van vrijgekomen energie en de duur van het koelproces.

Wij en zonne-energie

Resources van zonne- en windenergie op aarde worden vrij actief gebruikt, hoewel we dit vaak niet merken. Eerder werd het volkse verwarmen van water in een buitendouche al genoemd. In feite wordt voor deze doeleinden meestal zonne-energie gebruikt. Er zijn echter veel andere voorbeelden: in bijna elke verlichtingswinkel kun je spaarlampen vinden die zelfs 's nachts zonder elektriciteit kunnen werken dankzij de energie die overdag wordt verzameld.

Installaties op basis van fotocellen worden actief toegepast in allerlei gemalen en ventilatiesystemen.

Gisteren, vandaag, morgen

Een van de belangrijkste hulpbronnen voor de mensheid is zonne-energie, en de vooruitzichten voor het gebruik ervan zijn extreem hoog. Deze industrie wordt actief gefinancierd, uitgebreid en verbeterd. Nu is zonne-energie het meest ontwikkeld in de Verenigde Staten, waar sommige regio's het gebruiken als een volwaardige alternatieve energiebron. Ook zijn er in de Mojave-woestijn energiecentrales van dit type actief. Andere landen zijn al lang op weg naar dit type elektriciteitsopwekking, wat binnenkort het probleem van milieuvervuiling kan oplossen.