Ynni'r haul - mae hyn yn ... Defnyddio paneli solar

Yn y blynyddoedd diwethaf, mae gwyddonwyr ddiddordeb arbennig mewn ffynonellau ynni amgen. Bydd olew a nwy yn dod i ben yn hwyr neu'n hwyrach, felly meddyliwch am sut yr ydym yn mynd i oroesi yn y sefyllfa hon, mae angen yn awr. Yn Ewrop, tyrbinau gwynt yn cael eu defnyddio'n eang, sy'n ceisio dynnu ynni o'r môr, ac yr ydym yn siarad am ynni solar. Wedi'r cyfan, y seren, yr ydym yn gweld bron bob dydd yn yr awyr, yn gallu ein helpu i warchod adnoddau anadnewyddadwy a gwella'r amgylchedd. Ni all y gwerth y haul i'r Ddaear yn cael ei gorbwysleisio - mae'n rhoi gwres, golau, ac yn caniatáu i'r swyddogaeth yr holl fywyd ar y blaned. Felly, beth am ddod o hyd iddo cais arall?

Hanes Ychydig

Yn y ffisegydd ganol y 19eg ganrif Aleksandr Edmon Bekkerel ddarganfod yr effaith ffotofoltäig. Erbyn diwedd y ganrif a ddatblygwyd Charlz Fritts y ddyfais gyntaf gallu prosesu ynni'r haul yn drydan. Defnyddiwyd y seleniwm gorchuddio â haen denau o aur. Yr effaith yn wan, ond mae'n ddyfais hon yn aml yn gysylltiedig â gychwyn y cyfnod ynni solar. Nid yw rhai ysgolheigion yn cytuno â'r lunio hwn. Maent yn galw sylfaenydd y cyfnod o ynni byd-enwog gwyddonydd solar Alberta Eynshteyna. Yn 1921 derbyniodd y Wobr Nobel am ei eglurhad cyfreithiau yr effaith ffotodrydanol allanol.

Mae'n ymddangos bod ynni solar - mae hon yn ffordd addawol o ddatblygiad. Ond mae yna lawer o rwystrau er mwyn ei fod yn cyd-fynd i mewn i bob cartref - economaidd ac amgylcheddol yn bennaf. Beth sy'n cael ei gynnwys yn y gost o baneli solar, faint o niwed y gallant ei achosi amgylchedd a beth arall mae ffyrdd o gynhyrchu ynni, rydym yn dysgu yn nes ymlaen.

dulliau cronni

Y dasg mwyaf brys sy'n gysylltiedig â dofi o'r ynni o'r haul, nid yn unig i'w dderbyn, ond cronni. A hon yw'r mwyaf anodd. Ar hyn o bryd, mae gwyddonwyr wedi cael eu datblygu dim ond 3 ffyrdd o domestication llawn egni solar.

Mae'r cyntaf yn seiliedig ar y defnydd o drych parabolig ac ychydig fel chwarae gyda chwyddwydr, sy'n gyfarwydd i bawb o blentyndod. Golau yn mynd trwy'r lens, casglu ar un adeg. Os ydych yn rhoi darn o bapur, bydd yn goleuo wrth i'r tymheredd croesi pelydrau'r haul yn anhygoel o uchel yn y lle hwn. Mae'r drych parabolig yn ddisg ceugrwm, resembling powlen fas. Mae'r drych, yn wahanol nid yw'r chwyddwydr yn trosglwyddo ond yn adlewyrchu'r haul gasglu ar un adeg, sy'n cael ei gyfeirio yn gyffredinol i bibell ddŵr du. Mae'r lliw yn cael ei ddefnyddio oherwydd ei fod yn well yn amsugno golau. Dŵr yn y tiwb dan effaith golau'r haul yn cynhesu a gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu trydan neu ar gyfer gwresogi tai bach.

gwresogydd fflat

Mae'r dull hwn yn defnyddio system hollol wahanol. derbynnydd Solar edrych yn debyg i strwythur aml-haenog. Ei egwyddor gweithio fel a ganlyn.

Wrth fynd trwy y gwydr, y pelydrau yn disgyn ar y metel dywyll y gwyddys ei fod yn well amsugno golau. ymbelydredd solar yn cael ei drawsnewid i mewn i egni thermol , ac yn cynhesu'r dŵr, sydd o dan y plât haearn. Ymhellach, pob digwydd fel yn y dull cyntaf. Gall y dŵr cynnes yn cael ei ddefnyddio naill ai ar gyfer gwresogi neu ar gyfer cynhyrchu ynni trydanol. Fodd bynnag, nid yw effeithiolrwydd y dull hwn yn ddigon uchel i'w ddefnyddio ym mhob man.

Yn nodweddiadol, mae'r thrwy hynny gael ynni solar - mae'n gynnes. Ar gyfer trydan yn llawer mwy tebygol o ddefnyddio'r trydydd dull.

celloedd solar

Mae'r rhan fwyaf ohonom yn gyfarwydd â ffynonellau o'r fath o ynni. Mae'n cynnwys y defnydd o wahanol batris neu baneli solar, sydd i'w weld ar doeau llawer o gartrefi heddiw. dull o'r fath yn gymhleth a ddisgrifiwyd yn flaenorol, ond yn llawer mwy addawol. Mae'n yw'r hwn sy'n rhoi'r gallu i drosi ynni solar yn drydan ar raddfa ddiwydiannol i chi.

Bwriad paneli arbennig i gipio pelydrau gwneud o grisialau silica-gyfoethog. Mae'r haul yn disgyn arnynt, cnocio electron allan o orbit. Yn ei le, yn union yn ceisio un arall, a thrwy hynny gael cadwyn symud parhaus, sy'n creu gyfredol. Mae'n cael ei ddefnyddio ar unwaith os oes angen er mwyn darparu dyfeisiau neu ei storio ar ffurf trydan mewn batris arbennig.

Mae poblogrwydd y dull hwn yn seiliedig ar y ffaith ei fod yn caniatáu i chi gael mwy na 120 wat gyda dim ond un metr sgwâr o banel solar. Yn yr achos hwn y paneli yn cael trwch gymharol fach, sy'n eu galluogi i osod bron unrhyw le.

Mathau o baneli silicon

Mae sawl math o gelloedd solar. Y wnaed gyntaf gan ddefnyddio silicon grisial sengl. Eu heffeithlonrwydd yw tua 15%. Mae'r paneli solar yw'r rhai mwyaf drud.

Effeithlonrwydd o gelloedd gwneud o silicon polycrystalline, yn cyrraedd 11%. Maent yn costio llai gan fod y deunydd ar eu cyfer yn cael ei sicrhau gan dechnoleg symlach. Y trydydd math yw'r mwyaf economaidd ac mae ganddo effeithlonrwydd gofynnol. Mae'r panel o silicon amorffaidd, hynny yw nad ydynt yn crisialog. Yn ogystal â pherfformiad gwael, mae ganddynt un anfantais fawr - breuder.

Mae rhai gweithgynhyrchwyr i gynyddu effeithlonrwydd yn cynnwys dwy ochr y panel solar - yn ôl a blaen. Mae hyn yn eich galluogi i ddal y golau yn llawer iawn, ac yn cynyddu faint o ynni a gynhyrchir gan 15-20%.

gweithgynhyrchwyr yn y cartref

Ynni'r haul yn y byd yn dod yn fwy cyffredin. Hyd yn oed yn ein gwlad mae gennym ddiddordeb mewn dysgu am y diwydiant. Er gwaethaf y ffaith nad yw Rwsia wedi bod yn weithgar iawn yn y gwaith o ddatblygu ynni amgen, peth cynnydd wedi cael ei gyflawni. Ar hyn o bryd, creu paneli ar gyfer ynni solar yn cymryd ychydig o sefydliadau - sefydliadau academaidd yn bennaf o wahanol fathau, a ffatrïoedd ar gyfer cynhyrchu offer trydanol.

1. SPF "Quark".
2. JSC "Planhigion Kovrov Mecanyddol".
3. Mae pob-Rwsia Sefydliad Ymchwil ar gyfer Trydaneiddio Amaethyddiaeth.
4. Peiriant Adeiladu NPO.
5. AO Vien.
6. JSC "Planhigion Ryazan o ddyfeisiau metel-ceramig."
7. JSC Pravdinsky ffynonellau planhigion peilot o cerrynt "cadarnhaol".

dim ond rhan fach o'r cwmnïau, gan gymryd rhan weithredol yn y gwaith o ddatblygu ynni amgen yn Rwsia yw hwn.

Effaith ar yr amgylchedd

Gwrthod glo ac ynni olew ffynonellau nid yn unig yn gysylltiedig â'r ffaith y bydd yr adnoddau hyn yn rhedeg allan yn hwyr neu'n hwyrach. Mae'r ffaith eu bod yn niweidiol iawn i'r amgylchedd - llygru'r pridd, aer a dŵr, yn cyfrannu at y gwaith o ddatblygu clefydau mewn pobl a lleihau imiwnedd. Dyna pam y mae'n rhaid i ffynonellau amgen o ynni yn ddiogel o safbwynt amgylcheddol.

Silicon, sy'n cael ei ddefnyddio ar gyfer cynhyrchu celloedd solar ei ben ei hun yn ddiogel, gan ei fod yn ddeunydd naturiol. Ond ar ôl glanhau mae'n dal yn wastraff. Gallant achosi niwed i bobl a'r amgylchedd os defnyddio'n amhriodol.

Yn ogystal, mae'r safle yn gwbl anniben gyda phaneli solar, gall amharu ar olau naturiol. Bydd hyn yn arwain at newidiadau yn yr ecosystem presennol. Ond yn gyffredinol, yr effaith ar yr amgylchedd o dyfeisiau ar gyfer trosi ynni solar yn fach iawn.

economi

Mae'r gost fwyaf o gynhyrchu celloedd solar yn gysylltiedig â chost uchel o ddeunyddiau crai. Fel y gwelsom, mae'r paneli arbennig yn cael eu creu gan ddefnyddio silicon. Er gwaethaf y ffaith bod y mwynau hwn yn cael ei ddosbarthu'n eang o ran natur, gyda'i ysglyfaeth clymu yn broblem fawr. Mae'r ffaith bod silicon, sy'n fwy na chwarter y màs o gramen y Ddaear, nid yw'n addas ar gyfer cynhyrchu celloedd solar. At y diben hwn, deunydd yn unig pur addas a geir drwy ddulliau diwydiannol. Yn anffodus, allan o'r tywod i gael silicon pur yn hynod broblematig.

Ar gyfer y pris yr adnodd hwn yn debyg wraniwm yn cael ei ddefnyddio mewn gorsafoedd ynni niwclear. Dyna pam y gost o gelloedd solar ar hyn o bryd yn parhau i fod ar lefel eithaf uchel.

technoleg fodern

Mae'r ymdrechion cyntaf i ddofi ynni solar yno am amser hir. Ers hynny, mae llawer o ymchwilwyr yn cymryd rhan weithredol wrth chwilio am yr offer mwyaf effeithlon. Rhaid iddo fod nid yn unig yn economaidd gystadleuol, ond hefyd yn gryno. Mae'n rhaid ei effeithlonrwydd yn ymdrechu am yr uchafswm.

Y camau cyntaf tuag at ddyfais delfrydol ar gyfer derbyn a throsi ynni solar wedi cael eu gwneud i'r ddyfais o fatris silicon. Wrth gwrs, mae'r pris yn eithaf uchel, ond gall y paneli yn cael eu gosod ar y toeau a waliau o dai, lle na fydd yn ymyrryd ag unrhyw un. Mae effeithlonrwydd o fatris o'r fath yn ddiamheuaeth.

Ond y ffordd orau o gynyddu poblogrwydd ynni solar - yn ei gwneud yn rhatach. Gwyddonwyr yr Almaen eisoes wedi awgrymu i gymryd lle silicon, ffibrau synthetig, y gellir ei hintegreiddio i mewn i ffabrig neu ddeunyddiau eraill. Nid yw effeithlonrwydd cell mor solar yn uchel iawn. Ond mae'r crys gymysg â ffibrau synthetig gall, o leiaf, i ddarparu trydan i smartphone neu chwaraewr. Mynd ati i weithio ym maes nanodechnoleg. Mwy na thebyg, byddant yn caniatáu i'r haul i fod y ffynhonnell fwyaf poblogaidd o ynni yn y ganrif hon. Arbenigwyr y cwmni Scates AS o Norwy eisoes wedi datgan y bydd nanodechnoleg lleihau cost y paneli haul yn 2 waith.

ynni solar ar gyfer cartrefi

O ran tai, a fydd ynddo'i hun yn sicrhau bod y freuddwyd o lawer yn sicr: nid oes unrhyw ddibyniaeth ar y gwres canolog, anhawster talu biliau a difrod i'r amgylchedd. Eisoes, mae llawer o wledydd yn mynd ati i adeiladu tai, yn cymryd dim ond ynni sy'n deillio o ffynonellau eraill. Enghraifft drawiadol - yr hyn a elwir tŷ solar.

Yn ystod yr adeiladu, bydd yn gofyn am fwy o fuddsoddiadau na'r traddodiadol. Ond ar ôl sawl blwyddyn o weithredu, bydd yr holl gostau yn cael eu talu yn ôl - rhaid i chi dalu ar gyfer gwresogi, dŵr poeth a thrydan. Yn y tŷ solar holl gyfathrebu hyn yn cael eu clymu i baneli ffotofoltäig penodol a roddir ar y to. Ac fel hyn gael yr adnoddau ynni nid yn unig yn ei wario ar anghenion cyfredol, ond hefyd i gasglu ar gyfer eu defnyddio yn y nos ac mewn tywydd cymylog.

Ar hyn o bryd, y gwaith o adeiladu tai o'r fath yn cael ei gynnal, nid yn unig mewn gwledydd sy'n agos at y cyhydedd, lle mae ynni'r haul i gynhyrchu y ffordd hawsaf. Maent hefyd yn codi yn Canada, y Ffindir a Sweden.

Manteision ac anfanteision

Datblygu technolegau i harneisio ynni solar ym mhob man, a allai fod yn fwy gweithgar. Ond mae rhai rhesymau pam nad yw'n dal i fod yn flaenoriaeth. Fel yr ydym wedi dweud uchod, wrth weithgynhyrchu paneli a gynhyrchir gan sylweddau niweidiol yn amgylcheddol. Yn ogystal, mae'r offer gorffenedig yn cynnwys yn ei gyfansoddiad o gallium, arsenig, cadmiwm a phlwm.

Mae'n codi llawer o gwestiynau a'r angen am ailgylchu paneli ffotofoltäig. Ar ôl 50 mlynedd o waith y byddant yn anaddas ar gyfer y gwasanaeth, ac mae'n rhaid iddynt rywsut lladd. A yw'n achosi niwed aruthrol i natur? Dylid hefyd cadw mewn cof bod ynni solar - yn effeithlonrwydd adnoddau anwadal o gynhyrchu sy'n dibynnu ar yr adeg o'r dydd a'r tywydd. Mae hwn yn anfantais sylweddol.

Ond mae'r manteision, wrth gwrs. Gall ynni'r haul gael ei gynhyrchu mewn bron unrhyw bwynt ar y ddaear, ac offer ar gyfer ei baratoi a thrawsnewid fod mor fach y bydd yn ffitio ar gefn y smartphone. Yn fwy pwysig, mae'n adnodd adnewyddadwy, hynny yw, bydd y swm o ynni solar yn aros yn ddigyfnewid am o leiaf fil o flynyddoedd.

rhagolygon

Dylai datblygu technolegau ynni solar yn arwain at gostau is i greu eitemau. Eisoes, mae yna baneli gwydr y gellir eu gosod ar ffenestri. Mae datblygiad nanodechnoleg wedi caniatáu i ddyfeisio paent sy'n cael ei chwistrellu ar y paneli solar a allai gymryd lle haen silicon. Os yw cost ynni solar yn dod o ychydig o weithiau, bydd ei boblogrwydd hefyd yn tyfu sawl gwaith drosodd.

Bydd creu paneli bach ar gyfer cais unigol yn caniatáu i bobl ym mhob amgylchiad i ddefnyddio ynni solar - yn y cartref, yn y car neu hyd yn oed yn y wlad. Diolch i'w dosbarthu er mwyn lleihau'r baich ar y pŵer canolog, gan y bydd pobl yn gallu codi electroneg bach.

Arbenigwyr Shell yn credu bod erbyn 2040 bydd tua hanner ynni'r byd yn cael ei gynhyrchu o ffynonellau adnewyddadwy. Eisoes yn yr Almaen, y defnydd o ynni solar yn tyfu'n gyflym, ac mae'r capasiti batri yn fwy na 35 gigawatt. Japan hefyd yn mynd ati i ddatblygu diwydiant hwn. Mae'r ddwy wlad - arweinwyr y ynni solar yn y byd. Mwy na thebyg, yn fuan i yn ymuno yn yr Unol Daleithiau.

ffynonellau ynni amgen eraill

Nid yw gwyddonwyr yn peidio i bendroni dros y ffaith y gallwch barhau i gael ei ddefnyddio i gynhyrchu trydan neu wres. Rhowch enghreifftiau o'r ffynonellau ynni amgen mwyaf addawol.

Gall tyrbinau gwynt yn awr i'w gweld ym mron pob gwlad. Hyd yn oed ar y strydoedd o lawer o ddinasoedd Rwsia gosod goleuadau sy'n hunangynhaliol o ran trydan o ynni gwynt. Yn sicr y gost eu uwch na'r cyfartaledd, ond dros gyfnod o amser y byddant yn ad-dalu'r gwahaniaeth.

Amser maith yn ôl roedd yn dyfeisio dechnoleg i gynhyrchu ynni drwy ddefnyddio'r gwahaniaeth tymheredd y dŵr rhwng y wyneb y môr ac yn y dyfnder. Tsieina yn mynd ati yn mynd i ddatblygu'r maes hwn. Yn y blynyddoedd i ddod, oddi ar arfordir o Tsieina yn mynd i adeiladu'r orsaf bŵer fwyaf rhedeg ar y dechnoleg hon. Mae defnyddiau eraill y môr. Er enghraifft, yn Awstralia, yn cael eu cynllunio i sefydlu gorsaf ynni sy'n cynhyrchu ynni o'r llu o cerrynt dŵr.

Mae llawer o ffyrdd eraill i gynhyrchu trydan neu wres. Ond yn erbyn y cefndir o nifer o opsiynau ynni solar eraill - mae'n wir yn addawol maes gwyddoniaeth.