Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Экологическая рассылка

Подписаться Бесплатная новостная рассылка Подписчиков 20 RSS
  Май 2009   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://ecology.freeukraine.com
Открыта: 15-05-2009

Автор
Оксана Лим

Статистика

20 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Экологическая рассылка Солнечные панели. Настоящие и будущие технологии


Почему нам нужна солнечная энергия? Потому что солнце - это электростанция, созданная самой природой (которая не производит парниковые газы), ресурсы которой практически неисчерпаемы и еще и даются нам даром.

Но как же превратить этот дар в необходимое нам электричество?

Солнечный свет, как и любой другой свет, несет заряд энергии. Когда луч света попадает на какой-нибудь предмет, то эта энергия трансформируется в тепло. Такое же тепло как мы чувствуем, сидя на солнце. Это значит, что наше тело не превращает лучи солнца в электричество.

А вот некоторые материалы обладают свойствами трансформации света в электричество. К ним относится кристаллический поликремний (силикон), полупроводник, используемый в строительстве солнечных батарей.

Для оснащения солнечных батарей специально выращивают большие кристаллы поликремния. В этих кристаллах “подогретые” солнцем электроны освобождаются из связей кристаллической решетки и начинают двигаться в определенном направлении (потому что поликремний - полупроводник), а не “метаться” на месте, создавая вместо электрического тока тепло, как в случае с нашим телом.

Правда, технология производства таких солнечных батарей очень дорогая, потому что выращивание кристаллов поликремния требует немалых затрат, а работает поликремний с эффективностью всего 22-23% (самый совершенный поликремний обладает эффективностью 50% , но применяется он только для орбитальных станций и спутников).

Новые материалы, из которых делают бытовые солнечные батареи, изготавливают из более дешевых кристаллов селенида (соли селеноводородной кислоты), меди, индия и галлия и придают им вид пленки. К сожелению, кристаллы этих химических элементов неэффективны и превращают всего 15-18% солнечного света в электричество.

Итак, мы видим, что солнечная энергия пока слишком дорогая и неэффективная, поэтому промышленность многих стран предпочитает уголь. Чтобы заменить ископаемое топливо, нам нужны новые технологии и новые материалы, которые было бы легко запустить в массовое производство и в которые было бы выгодно инвестировать.

Что такое солнечная батарея?

Это устройство, которое конвертирует солнечную энергию в электричество.

Каким образом солнечная энергия конвертируется в электричество?

При попадении луча света на силиконовый кристалл, фотон выбивает один электрон из кристаллической решетки и заставляет этот электрон свободно двигаться. Освобожденные электроны с отрицательным зарядом и “дырки” (квазичастицы, образованные в месте выбивания электрона), с положительным зарядом и есть электричество. А весь процесс называется фотоэлектрическое преобразование.

Чем отличается получение солнечной энергии растениями (фотосинтез) от получение энергии солнечными батареями (фотоэлектрическое преобразование)?

Пока растения - самое совершенное устройство по трансформации солнечного света, потому что когда фотон света выбивает электрон в листке дерева, этот освободившийся электрон изменяет химические связи внутри растения и синтезирует топливо.

Можно ли искусственно создать фотосинтез?

Теоретически, да. Это был бы огромный шаг в развитии альтернативных технологий, потому что таким образом можно было бы синтезировать уже готовое топливо. Также, в процессе фотосинтеза воздух очищается от углекислого газа. Если бы солнечные панели могли функционировать наподобие растений, то мы бы жили на чистой планете. Вырабатывая топливо для наших заводов и автомобилей мы бы еще и уменьшали количество CO2 в атмосфере! Но пока что практическая реализация искусственного фотосинтеза - дело далекого будущего.

 *  *  *

Нанотехнологии в солнечной энергетике

Новые материалы, разрабатываемые сейчас, изготовлены с использованием нанотехнологий и способны увеличить энергоэффективность солнечных батарей в два раза! Что из себя представляют эти новые материалы? Это тонкие пленкм, изготовленные на основе кадмия, свинца и селена с так называемыми квантовыми вкраплениями, размером всего в 1/109 метра.

Когда солнечный луч попадает на силиконовый коллектор, большая часть энергии уходит в никуда, попросту нагревая силикон. Один фотон освобождает всего один электрон. Квантовые же вкрапления задействывают более широкий спектр волновых частот, освобождая 7 электронов на каждый протон. Проблема заключается только в том, что большинство свободных электронов опять пристанут к кристаллической решетке и не произведут электричество. Поэтому, в данный момент группа ученых работает над созданием эффективного проводника, способного каналировать освобожденные электроны без потери энергии; а также над тем, как сделать поверхности солнечных панелей нового поколения более экологичными.

*  *  *

Солнечные батареи на орбите земли

Солнечные панели установленные на орбите земли в 8 раз более эффективны, чем те, которые мы видим на крышах домов. Это обусловлено тем, что на земной орбите нет атмосферы, тени земли и прочих преград, затеняющих солнечный свет.

Питер Глазер был первым ученым, предложившим строить сателлиты размером с большой город, чтобы аккумулировать солнечную энергии из космоса и перенаправлять ее на наземные электрические станции. Тогда, в 1968 году эта идея была воспринята как нереальная, даже несмотря на то, что Глазер был президентом Международного общества исследования солнечной энергии. Но вскоре случился нефтяной кризис 1970-х, взвинтившего цены на нефть, и НАСА решила что, может, эта идея не так уж и плоха. Но проект, начавшийся в 1971 бесславно закончился в 1979 году из-за недостатка финансирования.

Орбитальная система аккумуляторов солнечной энергии и наземная сеть антен, растянутых на несколько квадратных километров могли бы конвертировать микроволны в электричество с эффективностью 90% даже в облачный день. Несмотря на то, что этот источник энергии более дешевый и реальный, чем термоядерный синтез, реализация идеи все же пока нерентабельна. Возможно, научно-технический прогресс изменит ситуацию, но пока что НАСА не спешит финансировать исследование орбитальной солнечной энергии, а концентрируется на освоении космоса.

 
В избранное