L'ús de l'energia solar a la Terra. Perspectives per a l'ús de l'energia solar a la Terra

2024 Autora: Henry Conors | [email protected]. Última modificació: 2024-02-12 04:55

Avui, el problema del consum d'energia és bastant agut: els recursos del planeta no són infinits, i durant la seva existència, la humanitat ha devastat pràcticament el que donava la natura. En aquests moments s'estan explotant activament carbó i petroli, les reserves dels quals cada dia es redueixen. El poder del pensament va permetre a la humanitat fer un pas increïble cap al futur i utilitzar l'energia atòmica, la qual cosa comportava un perill enorme per a tot el medi ambient.

La qüestió mediambiental no és menys aguda: l'extracció activa de recursos i el seu ús posterior afecta negativament l'estat del planeta, canviant no només la naturalesa dels sòls, sinó fins i tot les condicions climàtiques.

És per això que sempre s'ha prestat especial atenció a les fonts d'energia naturals, com l'aigua o el vent. Finalment, després de tants anys d'investigació i desenvolupament actius, la humanitat ha "créixer" amb l'ús de l'energia solar a la Terra. Sobre ell tractarem més endavant.

Què té d'atractiu això

Abans de passar a exemples concrets, anem a esbrinar per què els investigadors de tot el món estan tan interessats en aquest tipus de producció d'energia. El seu principal actiu es pot anomenar inesgotable. Malgrat les nombroses hipòtesis, la probabilitat que una estrella com el Sol s'apagui en un futur proper és extremadament reduïda. Això vol dir que la humanitat té l'oportunitat de rebre energia neta d'una manera completament natural.

El segon avantatge indubtable d'utilitzar l'energia solar a la Terra és el respecte al medi ambient d'aquesta opció. L'impacte sobre el medi ambient en aquestes condicions serà nul, cosa que al seu torn proporciona al món sencer un futur molt més brillant que el que s'obre amb l'extracció constant de recursos subterranis limitats.

Finalment, s'ha de prestar especial atenció al fet que l'ús de l'energia solar representa el menor perill per als humans.

Realment

Ara anem al punt. El nom una mica poètic "energia solar" amaga realment la conversió de la radiació en electricitat mitjançant tecnologies especialment desenvolupades. Aquest procés és proporcionat per cèl·lules fotovoltaiques, que la humanitat està utilitzant molt activament per als seus propis propòsits, i amb força èxit.

Radiació solar

Històricament va passar que el substantiu "radiació" evoca més associacions negatives que positives en relació amb aquells desastres provocats per l'home als quals el món va aconseguir sobreviure al llarg de la seva vida. No obstant això, la tecnologia d'utilitzar l'energia del Sol a la Terra permet treballar-hi.

Bàsicament,aquest tipus de radiació és la radiació electromagnètica, el rang de la qual està entre 2,8 i 3,0 micres.

L'espectre solar utilitzat amb tant d'èxit per la humanitat consta en realitat de tres tipus d'ones: ultraviolada (al voltant del 2%), aproximadament el 49% són ones de llum i, finalment, la mateixa quantitat es troba en radiació infraroja. L'energia solar té un nombre reduït d' altres components, però el seu paper és tan insignificant que no tenen un impacte especial en la vida de la Terra.

La quantitat d'energia solar que colpeja la Terra

Ara que s'ha determinat la composició de l'espectre utilitzat en benefici de la humanitat, cal destacar una característica més important d'aquest recurs. L'ús de l'energia solar a la Terra sembla molt prometedor també perquè està disponible en quantitats bastant grans amb uns costos de processament gairebé mínims. La quantitat total d'energia emesa per una estrella és extremadament alta, però al voltant del 47% arriba a la superfície de la Terra, que equival a set-cents quadrilions de quilowatts-hora. Com a comparació, observem que només un quilowatt-hora pot proporcionar un funcionament de deu anys d'una bombeta amb una potència de cent watts.

La potència de la radiació solar i l'ús de l'energia a la Terra, per descomptat, depèn d'una sèrie de factors: les condicions climàtiques, l'angle d'incidència dels raigs a la superfície, l'estació i la ubicació geogràfica.

Quan i quant

És fàcil endevinar que la quantitat diària d'energia solar cau a la superfícieLa Terra canvia constantment, ja que depèn directament de la posició del planeta en relació amb el Sol i del moviment de la mateixa lluminària. Fa temps que se sap que al migdia la radiació és màxima, mentre que al matí i al vespre el nombre de raigs que arriben a la superfície és molt menor.

Podem afirmar amb confiança que l'ús de l'energia solar serà més productiu a les regions el més properes possible a la franja equatorial, ja que és allà on la diferència entre els indicadors més alt i més baix és mínima, la qual cosa indica la màxima radiació que arriba a la superfície del planeta. Per exemple, a les zones desèrtiques africanes, la quantitat anual de radiació arriba a una mitjana de 2200 quilowatts-hora, mentre que al Canadà o, per exemple, a Europa Central, les xifres no superen els 1000 quilowatts-hora.

L'energia solar a la història

Si penses de la manera més àmplia possible, els intents de "domesticar" la gran lluminària que escalfa el nostre planeta van començar a l'antiguitat durant el paganisme, quan cada element estava encarnat per una divinitat separada. Tanmateix, per descomptat, llavors l'ús de l'energia solar estava fora de dubte: la màgia regnava al món.

El tema de l'ús de l'energia del Sol a la Terra va començar a plantejar-se activament només a finals del segle XIV i principis del segle XX. Un autèntic avenç en la ciència el va fer l'any 1839 Alexander Edmond Becquerel, que va aconseguir convertir-se en el descobridor de l'efecte fotovoltaic. L'estudi d'aquest tema ha augmentat significativament i després de 44 anys, Charles Fritts va poder dissenyar el primermòdul basat en seleni xapat daurat. Aquest ús de l'energia del Sol a la Terra va donar una petita quantitat d'electricitat alliberada: la quantitat total de producció llavors no superava l'1%. No obstant això, per a tota la humanitat, aquest va ser un autèntic avenç, que va obrir nous horitzons de la ciència, que ni tan sols s'havien somiat abans.

El mateix Albert Einstein va fer una contribució important al desenvolupament de l'energia solar. Al món modern, el nom del científic s'associa més sovint amb la seva famosa teoria de la relativitat, però de fet, va rebre el Premi Nobel precisament per estudiar l'efecte fotoelèctric extern.

A dia d'avui, la tecnologia d'utilitzar l'energia solar a la Terra està experimentant pujades ràpides o caigudes no menys ràpides, però, aquesta branca del coneixement s'actualitza constantment amb nous fets, i podem esperar que en un futur previsible, la porta a un món completament nou s'obrirà davant nostre. pau.

La natura ens contra

Ja hem parlat dels avantatges d'utilitzar l'energia del Sol a la Terra. Ara prestem atenció als inconvenients d'aquest mètode, que, malauradament, no són menys.

A causa de la dependència directa de la ubicació geogràfica, les condicions climàtiques i el moviment del Sol, la producció d'energia solar en quantitats suficients requereix uns costos territorials enormes. La conclusió és que com més gran sigui l'àrea de consum i processament de la radiació solar, més gran serà la quantitat d'energia respectuosa amb el medi ambient que rebrem a la sortida. La col·locació d'aquestssistemes enormes requereixen molt d'espai lliure, cosa que provoca certes dificultats.

Un altre problema pel que fa a l'ús de l'energia solar a la Terra està en relació directa amb l'hora del dia, ja que la generació serà nul·la a la nit, i extremadament insignificant al matí i al vespre.

Un factor de risc addicional és el propi clima: els canvis bruscos de condicions poden tenir un impacte extremadament negatiu en el funcionament d'aquest tipus de sistema, ja que provoquen dificultats per depurar la potència requerida. En certa manera, les situacions amb un canvi brusc en la quantitat de consum i producció poden ser perilloses.

Net però car

L'ús de l'energia solar a la Terra és difícil en aquests moments pel seu alt cost. Les fotocèl·lules necessàries per a la implementació dels principals processos tenen un cost força elevat. Per descomptat, els aspectes positius de l'ús d'aquest tipus de recurs fan que pagui, però des del punt de vista econòmic, de moment no cal parlar de la recuperació total dels costos en efectiu.

No obstant això, com mostra la tendència, el preu de les cèl·lules solars està baixant gradualment, de manera que amb el temps aquest problema es pot resoldre completament.

Incomoditat del procés

L'ús del Sol com a font d'energia també és difícil perquè aquest mètode de processament de recursos és força laboriós i incòmode. El consum i el processament de la radiació depenen directament de la neteja de les plaques, cosa que és bastant problemàtica de garantir. A més, extremadamentL'escalfament dels elements també afecta negativament el procés, que només es pot evitar utilitzant els sistemes de refrigeració més potents, que requereixen costos de material addicionals i considerables.

A més, les plaques utilitzades en els col·lectors solars, després de 30 anys de treball actiu, es tornen inutilitzables gradualment i el cost de les cèl·lules solars s'ha esmentat abans.

Problema mediambiental

Abans es deia que l'ús d'aquest tipus de recurs pot salvar la humanitat de problemes bastant greus amb el medi ambient en el futur. La font dels recursos i el producte final són realment tan respectuosos amb el medi ambient com sigui possible.

No obstant això, l'ús de l'energia solar, el principi de funcionament dels col·lectors solars és utilitzar plaques especials amb fotocèl·lules, la fabricació de les quals requereix moltes substàncies tòxiques: plom, arsènic o potassi. El seu ús no perjudica el medi ambient, però, donada la seva vida útil limitada, amb el temps, l'eliminació de les plaques pot convertir-se en un problema greu.

Per limitar l'impacte negatiu sobre el medi ambient, els fabricants estan passant gradualment a les hòsties de pel·lícula fina, que tenen un cost més baix i un efecte menys perjudicial per al medi ambient.

Mètodes per convertir la radiació en energia

Les pel·lícules i els llibres sobre el futur de la humanitat gairebé sempre ens donen aproximadament la mateixa imatge d'aquest procés, que, de fet,pot diferir significativament de la realitat. Hi ha diverses maneres de convertir.

El més comú és l'ús descrit anteriorment de fotocèl·lules.

Com a alternativa, la humanitat està utilitzant activament l'energia solar tèrmica, basada en l'escalfament de superfícies especials, que permet escalfar l'aigua amb la direcció adequada de la temperatura obtinguda. Si simplifiqueu aquest procés al màxim, es pot comparar amb els dipòsits que s'utilitzen per a les dutxes d'estiu a les cases particulars.

Una altra manera d'utilitzar la radiació per generar energia és la "vela solar", que només pot funcionar al buit. Aquest tipus de sistema converteix la radiació en energia cinètica.

El problema de la manca de generació nocturna es resol parcialment amb les centrals elèctriques de globus solars, el funcionament de les quals continua per l'acumulació d'energia alliberada i la durada del procés de refrigeració.

Nos altres i l'energia solar

Els recursos d'energia solar i eòlica a la Terra s'utilitzen força activament, tot i que sovint no ho notem. Abans, ja s'ha esmentat l'escalfament popular de l'aigua en una dutxa exterior. De fet, la majoria de les vegades s'utilitza l'energia solar per a aquests propòsits. Tanmateix, hi ha molts altres exemples: a gairebé totes les botigues d'il·luminació es poden trobar bombetes d'emmagatzematge que poden funcionar sense electricitat fins i tot de nit gràcies a l'energia acumulada durant el dia.

Les instal·lacions basades en fotocèl·lules s'utilitzen activament en tot tipus d'estacions de bombeig i sistemes de ventilació.

Ahir, avui, demà

Un dels recursos més importants per a la humanitat és l'energia solar, i les perspectives del seu ús són molt altes. Aquesta indústria està activament finançada, ampliada i millorada. Ara l'energia solar està més desenvolupada als Estats Units, on algunes regions l'utilitzen com a font d'energia alternativa completa. Així mateix, centrals d'aquest tipus funcionen al desert de Mojave. Altres països s'han dirigit durant molt de temps cap a aquest tipus de generació d'electricitat, que aviat podria resoldre el problema de la contaminació ambiental.