Что такое солнечная энергия и почему она не снята?

В чем дело с солнечной энергией? Если это действительно так важно и необходимо, как утверждают многие, почему оно еще не захватило энергетическую отрасль? Как это вообще работает? Если вы когда-нибудь задавали себе эти вопросы раньше, тогда продолжайте читать. Вы можете просто найти ответы, которые вы искали.

«Солнечная энергия» долгое время была модным словом, но все еще есть некоторая путаница по поводу того, что это такое и как оно работает. Вот краткий курс о том, что такое солнечная энергия, зачем она нам нужна, и о препятствиях, связанных с внедрением этой технологии.

Почему вообще солнечная энергия?

Прежде чем мы рассмотрим солнечные панели, давайте рассмотрим, почему дальнейшие исследования и разработки в области солнечной энергии так важны для будущего.

Ископаемое топливо истощается. Это так просто. Мы, как общество, давно прошли точку невозврата, когда речь заходит о технологическом статус-кво. Почти каждый аспект нашей жизни сейчас зависит от электричества, и большая часть этой энергии поступает из ограниченного ископаемого топлива: угля, нефти и природного газа.

Если альтернатива не будет разработана и широко принята до того, как эти ископаемые виды топлива закончатся — что может произойти уже в 2055 году — тогда жизнь, как мы знаем, может прекратиться. Без электричества у нас не было бы компьютеров, света и ничего.

Солнечная энергия — одна из наиболее обнадеживающих альтернатив, доступных нам сейчас. Не сказать, что это идеально, потому что это не так, но потенциальные выгоды трудно отрицать. Компании начинают осознавать и использовать силу солнца. Не веришь мне? Мы начинаем видеть клавиатуры на солнечных батареях

и солнечные зарядные устройства для телефонов

,

Конечно, предстоит еще много работы, прежде чем она станет экономически жизнеспособной в качестве замены ископаемого топлива, но солнечная энергия — наш лучший выбор в будущем. Вы не хотите, чтобы вас оставили в пыли, когда уголь, нефть и газ опустошены?

Теория солнечной энергии

Основной единицей технологии, которая управляет солнечной энергией, является фотоэлемент. Когда группа этих клеток соединена вместе, они образуют солнечная панель. Несколько солнечных панелей сгруппированы в солнечные батареи, которые обычно используются для питания солнечных ферм и солнечных электростанций.

Фотоэлектрические элементы чаще всего изготавливаются с использованием кремний, который представляет собой полупроводниковый материал, который может поглощать часть энергии фотона (единицу света). Тем не менее, кремниевые элементы бывают двух видов: Кремний N-типа а также Кремний P-типа.

Связь между двумя атомами кремния является стабильной и требует много энергии для смещения электронов, поэтому фотоэлектрические элементы не являются чистым кремнием. Вместо этого некоторые ячейки сделаны из смеси кремния с фосфором (который имеет на один электрон больше, чем кремний), а другие ячейки сделаны из смеси кремния с бором (у которого на один электрон меньше, чем у кремния).

Думайте об этих двух как части головоломки: у одного есть дополнительные электроны (названный N-тип, потому что это отрицательно), в то время как у другого отсутствуют электроны (названный P-тип, потому что это положительно) Свободные электроны в кремнии N-типа хотят заполнить дыры в кремнии P-типа, и этот «прилив» электричества от одной ячейки к другой создает электрический ток.

К сожалению, электричество, произведенное солнечными батареями постоянный ток в то время как устройства и приборы требуют переменный ток. Для того, чтобы использовать энергию солнечной панели, вам необходимо установить инвертор, хотя некоторые системы солнечной энергии поставляются с уже встроенным инвертором.

Некоторые из фотонов, попадающих на кремний, отражаются и не дают никакой энергетической ценности. Чем больше фотонов отражается, тем меньше света может быть поглощено и меньше энергии может быть произведено, поэтому фотоэлектрические элементы обрабатываются антиотражающим покрытием.

Другие факторы, такие как высокое внутреннее сопротивление кремния, еще больше снижают эффективность элемента. На самом деле, типичная солнечная панель колеблется где-то около 15% эффективности, хотя теоретический предел составляет примерно 85%.

Солнечная энергия: преимущества и недостатки

Главным недостатком солнечной энергии является тот простой факт, что солнце не всегда доступно. В районах с более пасмурными днями, чем солнечными, солнечной энергии не хватает. Это даже не касается областей мира, которые густо покрыты лесами, расположены под землей или погружены в темноту на несколько месяцев подряд (например, Аляска).

Одним из способов решения этой проблемы является хранить солнечную энергию в батареях так что это может быть использовано по требованию. Это, конечно, основано на эффективности батарей и предположении, что они будут в состоянии справиться с потенциальной нагрузкой массового накопления энергии.

К счастью, преимущества солнечной энергии намного перевешивают недостатки.

Для одного, солнце всегда доступно. Не в смысле круглосуточной доступности, но в том смысле, что солнце непременно переживет землю. Пока мы называем эту планету нашим домом, мы сможем использовать солнечный свет. В отличие от ископаемого топлива, солнечная энергия никогда не иссякнет.

Важным этическим соображением является солнечная энергия отсутствие воздействия на окружающую среду. В отличие от ископаемого топлива, которое генерирует невероятное количество загрязнений, широкое использование фотоэлектрических элементов будет экологически чистым

и уменьшить человеческое воздействие на глобальное потепление. Кроме того, нам не нужно было бы разрушать землю, чтобы собирать топливо — это идет прямо к нам через атмосферу.

Преимущества не только в будущем, либо. Установив солнечные панели в вашем доме сегодня, вы можете в конечном итоге экономя много денег. В большинстве случаев единственной стоимостью, связанной с солнечной энергией, является стоимость установки. После установки плата за обслуживание будет незначительной, и вы сможете сэкономить более 20 000 долларов в течение следующих 20 лет. По мере совершенствования солнечной технологии экономия будет только улучшаться, особенно если вы начнете практиковать некоторые советы по энергосбережению.

,

Последние мысли

Говоря абстрактно, солнечные панели довольно просты для понимания. Они преобразуют одну форму энергии (света) в другую форму энергии (электричества) в соответствии с основными принципами физики. Трудность состоит в том, чтобы найти способы сделать это преобразование более эффективным и сделать это до того, как наши драгоценные ископаемые виды топлива будут исчерпаны.

Что вы думаете о жизнеспособности солнечной энергии? Вы уверены, что это однажды приведет мир в действие? Или вы думаете, что он никогда не будет соответствовать своему теоретическому обещанию? Поделитесь своими мыслями с нами в комментариях ниже!

Авторы изображения: Нефтяные вышки через Shutterstock, Иллюстрация солнечных панелей через Shutterstock, Типы кремния через Redarc, Преимущества солнечной энергии через Shutterstock