მზის ენერგიის გამოყენება დედამიწაზე. დედამიწაზე მზის ენერგიის გამოყენების პერსპექტივები

2024 ავტორი: Henry Conors | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-02-12 09:38

დღეს საკმაოდ მწვავედ დგას ენერგიის მოხმარების პრობლემა - პლანეტის რესურსები გაუთავებელი არ არის და მისი არსებობის მანძილზე კაცობრიობამ საკმაოდ გაანადგურა ის, რაც ბუნებამ აჩუქა. ამ დროისთვის აქტიურად მიმდინარეობს ქვანახშირისა და ნავთობის მოპოვება, რომელთა მარაგი დღითიდღე მცირდება. აზროვნების ძალამ კაცობრიობას საშუალება მისცა გადაედგა წარმოუდგენელი ნაბიჯი მომავალში და გამოეყენებინა ატომური ენერგია, რაც ამ სიკეთესთან ერთად უზარმაზარ საფრთხეს შეუქმნიდა მთელ გარემოს.

არანაკლებ მწვავეა ეკოლოგიური საკითხიც - რესურსების აქტიური მოპოვება და მათი შემდგომი გამოყენება უარყოფითად მოქმედებს პლანეტის მდგომარეობაზე, ცვლის არა მხოლოდ ნიადაგის ბუნებას, არამედ კლიმატურ პირობებსაც კი.

ამიტომ ყოველთვის განსაკუთრებული ყურადღება ეთმობოდა ენერგიის ბუნებრივ წყაროებს, როგორიცაა წყალი ან ქარი. დაბოლოს, ამდენი წლის აქტიური კვლევისა და განვითარების შემდეგ, კაცობრიობა "გაიზარდა" დედამიწაზე მზის ენერგიის გამოყენებამდე. მის შესახებ ჩვენ შემდგომ განვიხილავთ.

რა არის ამაში მიმზიდველი

სანამ კონკრეტულ მაგალითებზე გადავიდოდეთ, მოდით გავარკვიოთ, რატომ არიან მთელი მსოფლიოს მკვლევარები ასე დაინტერესებული ენერგიის ამ ტიპის წარმოებით.მის მთავარ აქტივს შეიძლება ეწოდოს ამოუწურვა. მიუხედავად მრავალი ჰიპოთეზისა, ალბათობა იმისა, რომ მზის მსგავსი ვარსკვლავი უახლოეს მომავალში გაქრება, უკიდურესად მცირეა. ეს ნიშნავს, რომ კაცობრიობას აქვს შესაძლებლობა მიიღოს სუფთა ენერგია სრულიად ბუნებრივი გზით.

მიწაზე მზის ენერგიის გამოყენების მეორე უდავო უპირატესობა არის ამ ვარიანტის გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა. ასეთ პირობებში გარემოზე ზემოქმედება ნულის ტოლი იქნება, რაც თავის მხრივ მთელ მსოფლიოს ბევრად უფრო ნათელ მომავალს აძლევს, ვიდრე ის, რაც იხსნება შეზღუდული მიწისქვეშა რესურსების მუდმივი მოპოვებით.

დაბოლოს, განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიექცეს იმ ფაქტს, რომ მზის ენერგიის გამოყენება ყველაზე ნაკლებ საფრთხეს წარმოადგენს ადამიანისთვის.

ნამდვილად

ახლა გადავიდეთ საქმეზე. გარკვეულწილად პოეტური სახელწოდება "მზის ენერგია" რეალურად მალავს რადიაციის გარდაქმნას ელექტროენერგიად სპეციალურად შემუშავებული ტექნოლოგიების გამოყენებით. ამ პროცესს უზრუნველყოფს ფოტოელექტრული უჯრედები, რომლებსაც კაცობრიობა უკიდურესად აქტიურად იყენებს საკუთარი მიზნებისთვის და საკმაოდ წარმატებით.

მზის გამოსხივება

ისტორიულად ისე მოხდა, რომ არსებითი სახელი "გამოსხივება" იწვევს უფრო მეტ უარყოფით ასოციაციებს, ვიდრე პოზიტიურს იმ ადამიანთა მიერ წარმოქმნილ კატასტროფებთან დაკავშირებით, რომელთა გადარჩენაც მსოფლიომ თავისი სიცოცხლის მანძილზე მოახერხა. მიუხედავად ამისა, დედამიწაზე მზის ენერგიის გამოყენების ტექნოლოგია ითვალისწინებს მასთან მუშაობას.

ძირითადად,ამ ტიპის გამოსხივება არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, რომლის დიაპაზონი არის 2,8-დან 3,0 მიკრონს შორის.

ასე წარმატებით გამოიყენება კაცობრიობის მიერ, მზის სპექტრი რეალურად შედგება სამი ტიპის ტალღებისაგან: ულტრაიისფერი (დაახლოებით 2%), დაახლოებით 49% სინათლის ტალღებია და, ბოლოს, იგივე რაოდენობას შეადგენს ინფრაწითელი გამოსხივება. მზის ენერგიას აქვს მცირე რაოდენობით სხვა კომპონენტები, მაგრამ მათი როლი იმდენად უმნიშვნელოა, რომ მათ არ აქვთ განსაკუთრებული გავლენა დედამიწის სიცოცხლეზე.

მზის ენერგიის რაოდენობა დედამიწაზე

ახლა, როდესაც განისაზღვრა კაცობრიობის საკეთილდღეოდ გამოყენებული სპექტრის შემადგენლობა, უნდა აღინიშნოს ამ რესურსის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მახასიათებელი. დედამიწაზე მზის ენერგიის გამოყენება ძალიან პერსპექტიულია, რადგან ის საკმაოდ დიდი რაოდენობითაა ხელმისაწვდომი დამუშავების თითქმის მინიმალური ხარჯებით. ვარსკვლავის მიერ გამოსხივებული ენერგიის მთლიანი რაოდენობა უკიდურესად მაღალია, მაგრამ დაახლოებით 47% აღწევს დედამიწის ზედაპირს, რაც შვიდასი კვადრილიონი კილოვატ საათს უდრის. შედარებისთვის აღვნიშნავთ, რომ მხოლოდ ერთ კილოვატ საათს შეუძლია უზრუნველყოს ასი ვატი სიმძლავრის ნათურის ათწლიანი მუშაობა.

მზის გამოსხივების ძალა და დედამიწაზე ენერგიის გამოყენება, რა თქმა უნდა, დამოკიდებულია მთელ რიგ ფაქტორებზე: კლიმატურ პირობებზე, ზედაპირზე სხივების დაცემის კუთხეზე, სეზონზე და გეოგრაფიულ მდებარეობაზე.

როდის და რამდენი

ადვილი მისახვედრია, რომ მზის ენერგიის დღიური რაოდენობა ზედაპირზე მოდისდედამიწა მუდმივად იცვლება, რადგან ის პირდაპირ დამოკიდებულია პლანეტის პოზიციაზე მზესთან და თავად მნათობის მოძრაობაზე. დიდი ხანია ცნობილია, რომ შუადღისას გამოსხივება მაქსიმალურია, ხოლო დილით და საღამოს ზედაპირზე სხივების რაოდენობა გაცილებით ნაკლებია.

შეგვიძლია დარწმუნებით ვთქვათ, რომ მზის ენერგიის გამოყენება ყველაზე პროდუქტიული იქნება ეკვატორულ ზოლთან რაც შეიძლება ახლოს მდებარე რეგიონებში, რადგან სწორედ იქ არის განსხვავება უმაღლეს და ყველაზე დაბალ ინდიკატორებს შორის, რაც მიუთითებს იმაზე. რადიაციის მაქსიმალური რაოდენობა, რომელიც აღწევს პლანეტის ზედაპირს. მაგალითად, უდაბნო აფრიკის რაიონებში რადიაციის წლიური რაოდენობა საშუალოდ 2200 კილოვატ საათს აღწევს, ხოლო კანადაში ან, მაგალითად, ცენტრალურ ევროპაში, ეს მაჩვენებლები არ აღემატება 1000 კილოვატ საათს..

მზის ენერგია ისტორიაში

თუ რაც შეიძლება ფართოდ ფიქრობთ, დიდი მნათობის „მოთვინიერების“მცდელობები, რომელიც ათბობს ჩვენს პლანეტას, დაიწყო ძველ დროში წარმართობის დროს, როდესაც თითოეული ელემენტი განსახიერებული იყო ცალკეული ღვთაებით. თუმცა, რა თქმა უნდა, მაშინ მზის ენერგიის გამოყენება გამორიცხული იყო - მაგია სუფევდა მსოფლიოში.

მიწაზე მზის ენერგიის გამოყენების თემა აქტიურად დაიწყო მხოლოდ მე-14 საუკუნის ბოლოს - მე-20 საუკუნის დასაწყისში. მეცნიერებაში ნამდვილი გარღვევა 1839 წელს ალექსანდრე ედმონდ ბეკერელმა გააკეთა, რომელმაც მოახერხა გამხდარიყო ფოტოელექტრული ეფექტის აღმომჩენი. ამ თემის შესწავლა მნიშვნელოვნად გაიზარდა და 44 წლის შემდეგ ჩარლზ ფრიტსმა შეძლო დაეპროექტებინა პირველი.მოდული მოოქროვილი სელენის საფუძველზე. დედამიწაზე მზის ენერგიის ამ გამოყენებამ გამოუშვა მცირე რაოდენობით გამოთავისუფლებული ელექტროენერგია - მაშინ წარმოების მთლიანმა რაოდენობამ შეადგინა არაუმეტეს 1%. მიუხედავად ამისა, მთელი კაცობრიობისთვის ეს იყო ნამდვილი მიღწევა, რომელიც ხსნიდა მეცნიერების ახალ ჰორიზონტს, რაზეც აქამდე არც კი ოცნებობდნენ.

თავად ალბერტ აინშტაინმა მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა მზის ენერგიის განვითარებაში. თანამედროვე სამყაროში მეცნიერის სახელს უფრო ხშირად უკავშირებენ მის ცნობილ ფარდობითობის თეორიას, მაგრამ სინამდვილეში მას ნობელის პრემია სწორედ გარე ფოტოელექტრული ეფექტის შესწავლისთვის მიენიჭა.

დღემდე დედამიწაზე მზის ენერგიის გამოყენების ტექნოლოგია განიცდის სწრაფ აწევას ან არანაკლებ სწრაფ დაცემას, თუმცა ცოდნის ეს ფილიალი მუდმივად განახლდება ახალი ფაქტებით და შეგვიძლია ვიმედოვნებთ, რომ უახლოეს მომავალში ჩვენს წინაშე გაიხსნება სრულიად ახალი სამყაროს კარი. მშვიდობა.

ბუნება ჩვენს წინააღმდეგაა

ჩვენ უკვე ვისაუბრეთ დედამიწაზე მზის ენერგიის გამოყენების უპირატესობებზე. ახლა ყურადღება მივაქციოთ ამ მეთოდის ნაკლოვანებებს, რომლებიც, სამწუხაროდ, არანაკლებია.

გეოგრაფიულ მდებარეობაზე, კლიმატურ პირობებზე და მზის მოძრაობაზე პირდაპირი დამოკიდებულების გამო, მზის ენერგიის საკმარისი რაოდენობით წარმოება დიდ ტერიტორიულ ხარჯებს მოითხოვს. დასკვნა ის არის, რომ რაც უფრო დიდია მზის რადიაციის მოხმარებისა და დამუშავების არეალი, მით უფრო დიდ რაოდენობას მივიღებთ ეკოლოგიურად სუფთა ენერგიას გამოსავალზე. განთავსება ასეთიუზარმაზარი სისტემები მოითხოვს უამრავ თავისუფალ ადგილს, რაც გარკვეულ სირთულეებს იწვევს.

კიდევ ერთი პრობლემა დედამიწაზე მზის ენერგიის გამოყენებასთან დაკავშირებით პირდაპირ კავშირშია დღის დროსთან, ვინაიდან თაობა იქნება ნული ღამით, ხოლო უკიდურესად უმნიშვნელო დილა-საღამოს.

დამატებითი რისკის ფაქტორია თავად ამინდი - პირობების მკვეთრმა ცვლილებებმა შეიძლება უკიდურესად ნეგატიური გავლენა მოახდინოს ამ ტიპის სისტემის მუშაობაზე, რადგან ისინი იწვევენ სირთულეებს საჭირო სიმძლავრის გამართვისას. გარკვეული გაგებით, მოხმარებისა და წარმოების რაოდენობის მკვეთრი ცვლილების სიტუაციები შეიძლება საშიში იყოს.

სუფთა, მაგრამ ძვირადღირებული

მზის ენერგიის გამოყენება დედამიწაზე ამჟამად რთულია მისი მაღალი ღირებულების გამო. ძირითადი პროცესების განსახორციელებლად საჭირო ფოტოცელებს საკმაოდ მაღალი ღირებულება აქვთ. რა თქმა უნდა, ამ ტიპის რესურსის გამოყენების დადებითი მხარეები ანაზღაურებს მას, მაგრამ ეკონომიკური თვალსაზრისით, ამ დროისთვის ნაღდი ფულის სრულ ანაზღაურებაზე საუბარი არ არის საჭირო.

თუმცა, როგორც ტენდენცია გვიჩვენებს, მზის ელემენტების ფასი თანდათან ეცემა, ამიტომ დროთა განმავლობაში ეს პრობლემა სრულად მოგვარდება.

პროცესის უხერხულობა

მზის, როგორც ენერგიის წყაროს გამოყენება ასევე რთულია, რადგან რესურსების დამუშავების ეს მეთოდი საკმაოდ შრომატევადი და მოუხერხებელია. რადიაციის მოხმარება და დამუშავება პირდაპირ დამოკიდებულია ფირფიტების სისუფთავეზე, რაც საკმაოდ პრობლემურია. გარდა ამისა, უკიდურესადელემენტების გათბობა ასევე უარყოფითად მოქმედებს პროცესზე, რომლის თავიდან აცილება შესაძლებელია მხოლოდ უძლიერესი გაგრილების სისტემების გამოყენებით, რაც მოითხოვს დამატებით მატერიალურ ხარჯებს და მნიშვნელოვანს.

გარდა ამისა, მზის კოლექტორებში გამოყენებული ფირფიტები, 30 წლიანი აქტიური მუშაობის შემდეგ, თანდათან გამოუსადეგარი ხდება და მზის ელემენტების ღირებულება უკვე აღინიშნა.

ეკოლოგიური პრობლემა

ადრე ითქვა, რომ ამ სახის რესურსის გამოყენებამ შეიძლება გადაარჩინოს კაცობრიობა მომავალში გარემოსთან დაკავშირებული საკმაოდ სერიოზული პრობლემებისგან. რესურსების წყარო და საბოლოო პროდუქტი მართლაც რაც შეიძლება ეკოლოგიურად სუფთაა.

მიუხედავად ამისა, მზის ენერგიის გამოყენება, მზის კოლექტორების მუშაობის პრინციპია სპეციალური ფირფიტების გამოყენება ფოტოცელებით, რომელთა დამზადებისთვის საჭიროა ბევრი ტოქსიკური ნივთიერება: ტყვია, დარიშხანი ან კალიუმი. მათი გამოყენება გარემოს არანაირ ზიანს არ აყენებს, თუმცა მათი შეზღუდული სიცოცხლის ხანგრძლივობის გათვალისწინებით, დროთა განმავლობაში თეფშების განადგურება შეიძლება სერიოზულ პრობლემად იქცეს.

გარემოზე უარყოფითი ზემოქმედების შეზღუდვის მიზნით, მწარმოებლები თანდათან გადადიან თხელფენიან ვაფლებზე, რომლებსაც აქვთ დაბალი ღირებულება და ნაკლებად მავნე ზემოქმედება გარემოზე.

გამოსხივების ენერგიად გადაქცევის მეთოდები

ფილმები და წიგნები კაცობრიობის მომავლის შესახებ თითქმის ყოველთვის გვაძლევს დაახლოებით ერთნაირ სურათს ამ პროცესის შესახებ, რაც, ფაქტობრივად,შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს რეალობისგან. კონვერტაციის რამდენიმე გზა არსებობს.

ყველაზე გავრცელებული არის ფოტოცელების ადრე აღწერილი გამოყენება.

როგორც ალტერნატივა, კაცობრიობა აქტიურად იყენებს მზის თერმულ ენერგიას, სპეციალური ზედაპირების გათბობაზე დაფუძნებული, რაც იძლევა წყლის გაცხელების საშუალებას მიღებული ტემპერატურის შესაბამისი მიმართულებით. თუ ამ პროცესს მაქსიმალურად გაამარტივებთ, ის შეიძლება შევადაროთ ტანკებს, რომლებიც გამოიყენება გარე შხაპისთვის კერძო სექტორის სახლებში.

ენერგიის გამომუშავებისთვის რადიაციის გამოყენების კიდევ ერთი გზა არის "მზის იალქანი", რომელსაც შეუძლია მუშაობა მხოლოდ ვაკუუმში. ასეთი სისტემა გარდაქმნის რადიაციას კინეტიკურ ენერგიად.

ღამით გამომუშავების ნაკლებობის პრობლემას ნაწილობრივ აგვარებენ მზის ბალონური ელექტროსადგურები, რომელთა ფუნქციონირება გრძელდება გამოთავისუფლებული ენერგიის დაგროვებისა და გაგრილების პროცესის ხანგრძლივობის გამო.

ჩვენ და მზის ენერგია

მზის და ქარის ენერგიის რესურსები დედამიწაზე საკმაოდ აქტიურად გამოიყენება, თუმცა ამას ხშირად ვერ ვამჩნევთ. ადრე უკვე ნახსენები იყო წყლის გარე შხაპის ხალხური გათბობა. სინამდვილეში, ყველაზე ხშირად მზის ენერგია გამოიყენება ამ მიზნებისათვის. თუმცა, არსებობს სხვა მრავალი მაგალითი: თითქმის ყველა განათების მაღაზიაში შეგიძლიათ იპოვოთ შესანახი ნათურები, რომლებიც დღის განმავლობაში დაგროვილი ენერგიის წყალობით ელექტროენერგიის გარეშეც მუშაობენ.

ფოტოცელებზე დაფუძნებული ინსტალაციები აქტიურად გამოიყენება ყველა სახის სატუმბო სადგურებსა და ვენტილაციის სისტემებში.

გუშინ, დღეს, ხვალ

კაცობრიობისთვის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი რესურსი მზის ენერგიაა და მისი გამოყენების პერსპექტივები უკიდურესად მაღალია. ეს ინდუსტრია აქტიურად ფინანსდება, ფართოვდება და იხვეწება. ახლა მზის ენერგია ყველაზე მეტად განვითარებულია შეერთებულ შტატებში, სადაც ზოგიერთი რეგიონი იყენებს მას, როგორც ენერგიის სრულუფლებიან ალტერნატიულ წყაროს. ასევე, ამ ტიპის ელექტროსადგურები ფუნქციონირებს მოჯავეს უდაბნოში. სხვა ქვეყნები დიდი ხანია მიემართებიან ელექტროენერგიის ამ ტიპის წარმოებაზე, რამაც შესაძლოა მალე მოაგვაროს გარემოს დაბინძურების პრობლემა.