Penggunaan tenaga suria, tenaga suria - sejarah pembangunan, kebaikan dan keburukan

Fesyen untuk tenaga alternatif semakin mendapat momentum. Lebih-lebih lagi, penekanan adalah pada sumber tenaga boleh diperbaharui - pasang surut, angin, suria. Tenaga suria (atau fotovoltaik) dianggap sebagai salah satu sektor perindustrian yang paling pesat berkembang. Selalunya kenyataan yang sangat optimistik seperti fakta bahawa semua tenaga masa yang akan datang, tidak kurang, akan berdasarkan tenaga suria.

Tegasnya, tenaga bintang yang dipanggil Matahari hadir dalam bentuk "terpelihara" dalam semua jenis bahan api fosil - arang batu, minyak, gas. Tenaga ini mula terkumpul pada peringkat pertumbuhan tumbuhan, yang menggunakan cahaya matahari dan haba, yang, disebabkan oleh proses biologi yang kompleks, bertukar menjadi fosil karbon. Tenaga air, peredarannya juga disokong oleh Matahari.

Ketumpatan tenaga suria pada had atas atmosfera ialah 1350 W / m2, ia dipanggil «pemalar suria». Apabila sinaran matahari melalui atmosfera Bumi, sebahagian daripada sinaran itu bertaburan.Tetapi walaupun di permukaan Bumi, ketumpatannya mencukupi untuk kegunaan yang mungkin, walaupun dalam cuaca mendung.

Sejarah pembangunan

Kesan fotovoltaik (iaitu kemunculan arus pegun dalam bahan homogen dengan photoexcitation homogennya) ditemui pada tahun 1839 oleh ahli fizik Perancis Alexandre-Edmond Becquerel. Tidak lama kemudian, orang Inggeris Willoughby Smith dan Jerman Heinrich-Rudolph Hertz secara bebas menemui fotokonduktiviti selenium dan fotokonduktiviti ultraviolet.

Pada tahun 1888, "peranti pemulihan sinaran suria" pertama telah dipatenkan di Amerika. Pencapaian pertama saintis Rusia dalam bidang fotokonduktiviti bermula pada tahun 1938. Kemudian, di makmal ahli akademik Abram Joffe, elemen penukaran tenaga suria dicipta buat kali pertama, yang dirancang untuk digunakan dalam tenaga suria.

Pembangunan tenaga suria daratan telah didahului oleh banyak usaha oleh saintis (termasuk ahli fizik Leningrad-Petersburg Scientific School Boris Kolomiets dan Yuri Maslakovts) dalam bidang bateri solar untuk tujuan angkasa. Mereka mencipta fotosel di Institut Fizik dan Teknologi Leningrad daripada sulfur thallium, kecekapannya bersamaan dengan 1% - rekod sebenar untuk masa itu.

Abram Joffe juga menjadi pengarang penyelesaian pemasangan yang kini popular fotosel di atas bumbung (walaupun idea itu tidak diterima secara meluas pada mulanya hanya kerana tiada siapa yang mengalami kekurangan bahan api fosil pada masa itu). Kini, negara seperti Jerman, Amerika Syarikat, Jepun, Israel semakin banyak memasang panel solar di atas bumbung bangunan, sekali gus mewujudkan "rumah cekap tenaga".

Tenaga suria mula menarik lebih banyak minat pada separuh kedua abad ke-20.Terima kasih kepada perkembangan praktikal di kawasan ini, loji kuasa haba telah dicipta, di mana penyejuk dipanaskan oleh sinaran suria terus, dan penjana turbo-elektrik memacu wap yang dihasilkan dalam dandang.

Dengan pengumpulan pengetahuan dan kemajuan dari teori ke amalan, persoalan keuntungan penjanaan solar timbul. Pada mulanya, tugas tenaga suria tidak melangkaui bekalan objek tempatan, contohnya, sukar diakses atau jauh dari sistem elektrik pusat. Sudah pada tahun 1975, jumlah kuasa semua pemasangan solar di planet ini hanya 300 kW, dan harga satu kilowatt kuasa puncak mencapai 20 ribu dolar.

Prinsip operasi loji tenaga solar:

Bagaimana tenaga suria ditukar kepada elektrik

Jenis biasa panel solar

Tetapi sudah tentu, mendapatkan solar dari tanah-walaupun tanpa mengambil kira komponen ekonomi-memerlukan kecekapan yang jauh lebih besar. Dan mereka berjaya mencapainya. Kecekapan penjana semikonduktor silikon moden sudah 15-24% (lihat — Kecekapan sel suria dan modul), itulah sebabnya (serta penurunan harga mereka) terdapat permintaan berterusan hari ini.

Pengeluaran panel solar telah dikuasai oleh syarikat global utama seperti Siemens, Kyocera, Solarex, BP Solar, Shell dan lain-lain. Kos satu watt kuasa elektrik terpasang sel solar semikonduktor jatuh kepada $2.

Malah pada zaman Soviet, dianggarkan bahawa 4 ribu km2 modul solar dapat menampung keperluan elektrik tahunan seluruh dunia. Dan kecekapan bateri pada masa itu tidak melebihi 6%.

Pada abad yang lalu, loji kuasa solar (SPP) 10 megawatt telah ditubuhkan di Amerika Syarikat, Perancis, Sepanyol, Itali dan negara "solar" lain. Di USSR, loji suria eksperimen pertama dengan kapasiti 5 MW telah dibina di Semenanjung Kerch, di mana bilangan hari yang cerah setiap tahun adalah salah satu yang tertinggi di rantau ini.

Beberapa stesen ini masih beroperasi, banyak yang telah berhenti berfungsi, tetapi adalah selamat untuk mengatakan bahawa mereka pada dasarnya tidak dapat bersaing dengan sistem fotovoltaik solar moden.

Loji tenaga solar:

Jenis loji tenaga solar

Loji tenaga solar terapung

Penumpu suria

profesional

Kekuatan tenaga suria adalah jelas kepada semua dan tidak memerlukan penjelasan terperinci.

Pertama, sumber Matahari akan bertahan lama — jangka hayat bintang dianggarkan oleh saintis kira-kira 5 bilion tahun.

Kedua, penggunaan tenaga suria tidak mengancam pelepasan gas rumah hijau, pemanasan global dan pencemaran alam sekitar umum, i.e. tidak menjejaskan keseimbangan ekologi planet ini.

Loji fotovoltaik dengan kapasiti 1 MW setiap tahun menghasilkan kira-kira 2 juta kW. Ini menghalang pelepasan karbon dioksida berbanding loji kuasa pembakaran dalam jumlah berikut: pada gas kira-kira 11 ribu tan, pada produk minyak 1.1-1.5 ribu tan, pada arang batu 1,7-2,3 ribu tan...

Keburukan

Kesesakan tenaga suria termasuk, pertama, masih belum cukup kecekapan tinggi, dan kedua, tidak cukup rendah kos setiap kilowatt jam—sesuatu yang menimbulkan persoalan tentang penggunaan meluas mana-mana sumber tenaga boleh diperbaharui.

Ditambah lagi dengan fakta bahawa sejumlah besar sinaran suria di permukaan bumi bertaburan secara tidak terkawal.

Keselamatan alam sekitar juga sangat dipersoalkan — lagipun, masih tidak jelas apa yang perlu dilakukan dengan pelupusan unsur-unsur yang digunakan.

Akhir sekali, tahap kajian tenaga suria—apa sahaja yang mereka katakan—masih jauh dari sempurna.

Pautan paling lemah dalam tenaga suria ialah kecekapan rendah bateri; penyelesaian kepada masalah ini hanya menunggu masa.

Penggunaan

Ya, mendapatkan tenaga daripada Matahari bukanlah projek yang paling murah. Tetapi, pertama, dalam tempoh tiga puluh tahun yang lalu, satu watt yang dijana menggunakan fotosel telah menjadi sepuluh kali lebih murah. Dan kedua, keinginan negara-negara Eropah untuk mengurangkan pergantungan kepada sumber tenaga tradisional memainkan peranan tenaga suria. Juga, jangan lupa tentang Protokol Kyoto. Kita kini boleh mengatakan bahawa tenaga suria berkembang pada kadar yang stabil baik dari sudut pandangan sains mahupun dari sudut perdagangan.

Hari ini, tenaga suria paling aktif digunakan untuk tiga tujuan:

• pemanasan dan air panas dan penyaman udara;

• penukaran kepada tenaga elektrik menggunakan penukar fotovoltan suria;

• penjanaan kuasa berskala besar berdasarkan kitaran haba.

Tenaga suria tidak perlu ditukar kepada elektrik, tetapi agak mungkin untuk menggunakannya sebagai haba. Sebagai contoh, untuk pemanasan dan air panas kemudahan kediaman dan perindustrian.

Asas prinsip operasi reka bentuk sistem pemanasan solar adalah pemanasan antibeku.Haba kemudian dipindahkan ke tangki simpanan, biasanya terletak di ruangan bawah tanah, dan dimakan dari sana.

Salah satu pengguna berpotensi terbesar tenaga fotovoltaik ialah sektor pertanian, yang secara bebas boleh menggunakan ratusan megawatt tenaga suria puncak setiap tahun. Untuk ini boleh ditambah sokongan navigasi, kuasa untuk sistem telekomunikasi, sistem untuk resort dan perniagaan kesihatan dan pelancongan, serta vila, lampu jalan solar dan banyak lagi.

Hari ini, kemungkinan benar-benar hebat, dari sudut pandangan orang awam, cara untuk menggunakan tenaga solar sedang dipertimbangkan dengan serius. Contohnya, projek untuk orbit di sekitar stesen suria atau, lebih hebat lagi, loji tenaga suria di bulan.

Dan sememangnya terdapat projek sedemikian. Di angkasa, kepekatan tenaga suria jauh lebih tinggi berbanding dengan planet biru kita. Penghantaran tenaga ke Bumi boleh dilakukan menggunakan sinaran cahaya terarah (laser) atau frekuensi ultratinggi (gelombang mikro).

Meneruskan topik: Kembangkan tenaga suria di dunia