Wir leben in der Welt der Zukunft, auch wenn dies nicht in allen Regionen spürbar ist. Auf jeden Fall wird die Möglichkeit der Erschließung neuer Energiequellen heute in fortschrittlichen Kreisen ernsthaft diskutiert. Einer der vielversprechendsten Bereiche ist die Solarenergie.

Derzeit wird etwa 1 % des Stroms auf der Erde durch die Verarbeitung von Sonnenstrahlung gewonnen. Warum haben wir also andere „schädliche“ Methoden noch nicht aufgegeben und werden wir überhaupt aufgeben? Wir laden Sie ein, unseren Artikel zu lesen und zu versuchen, diese Frage selbst zu beantworten.

Wie Sonnenenergie in Strom umgewandelt wird

Beginnen wir mit dem Wichtigsten – wie die Sonnenstrahlen in Strom umgewandelt werden.

Der Prozess selbst wird aufgerufen „Solarerzeugung“ . Die effektivsten Möglichkeiten, dies sicherzustellen, sind folgende:

• Photovoltaik;
• Solarthermie;
• Solarballonkraftwerke.

Schauen wir uns jeden von ihnen an.

Photovoltarik

In diesem Fall erscheint der elektrische Strom aufgrund Photovoltaischer Effekt. Das Prinzip ist folgendes: Sonnenlicht trifft auf eine Fotozelle, Elektronen absorbieren die Energie von Photonen (Lichtteilchen) und beginnen sich zu bewegen. Dadurch erhalten wir elektrische Spannung.

Genau dieser Prozess findet bei Solarmodulen statt, die auf Elementen basieren, die Sonnenstrahlung in Elektrizität umwandeln.

Das Design von Photovoltaikmodulen selbst ist recht flexibel und kann unterschiedliche Größen haben. Daher sind sie sehr praktisch in der Anwendung. Darüber hinaus verfügen die Platten über hohe Leistungseigenschaften: Sie sind beständig gegen Niederschlag und Temperaturschwankungen.

Und so funktioniert es separates Solarmodul:

Lesen Sie mehr über die Verwendung von Solarmodulen als Ladegeräte, Stromquellen für Privathaushalte, zur Stadtverbesserung und für medizinische Zwecke.

Moderne Solaranlagen und Kraftwerke

Zu den jüngsten Beispielen zählen die Solarmodule des Unternehmens Sixtinische Sonne. Im Gegensatz zu herkömmlichen dunkelblauen Paneelen können sie jeden Farbton und jede Textur haben. Das bedeutet, dass man damit das Dach des Hauses nach Belieben „verzieren“ kann.

Eine andere Lösung wurde von Tesla-Entwicklern vorgeschlagen. Sie brachten nicht nur Paneele auf den Markt, sondern vollwertiges Dachmaterial, das Sonnenenergie verarbeitet. enthält eingebaute Solarmodule und kann zudem unterschiedlichste Ausführungen haben. Gleichzeitig ist das Material selbst viel stärker als gewöhnliche Dachziegel; Solar Roof hat sogar eine endlose Garantie.

Ein Beispiel für ein vollwertiges Solarkraftwerk ist eine kürzlich in Europa gebaute Station mit doppelseitigen Paneelen. Letztere sammeln sowohl direkte Sonnenstrahlung als auch reflektierende Strahlung. Dadurch können Sie den Wirkungsgrad der Solarstromerzeugung um 30 % steigern. Diese Station soll etwa 400 MWh pro Jahr erzeugen.

Von Interesse ist auch das größte schwimmende Solarkraftwerk in China. Seine Leistung beträgt 40 MW. Solche Lösungen haben drei wichtige Vorteile:

• Es besteht keine Notwendigkeit, große Landflächen zu besetzen, was für China wichtig ist.
• in Stauseen nimmt die Wasserverdunstung ab;
• Die Fotozellen selbst erwärmen sich weniger und arbeiten effizienter.

Dieses schwimmende Solarkraftwerk wurde übrigens auf dem Gelände eines stillgelegten Kohlebergbauunternehmens errichtet.

Die auf dem Photovoltaik-Effekt basierende Technologie ist heute die vielversprechendste und Experten zufolge können Solarmodule in den nächsten 30 bis 40 Jahren etwa 20 % des weltweiten Strombedarfs decken.

Solarthermische Energie

Hier ist der Ansatz etwas anders, denn... Sonnenstrahlung wird genutzt, um einen Behälter mit Flüssigkeit zu erhitzen. Dadurch entsteht Dampf, der eine Turbine in Rotation versetzt und so Strom erzeugt.

Wärmekraftwerke funktionieren nach dem gleichen Prinzip, nur dass die Flüssigkeit durch die Verbrennung von Kohle erhitzt wird.

Das offensichtlichste Beispiel für den Einsatz dieser Technologie ist Solarstation Ivanpah in der Mojave-Wüste. Es ist das weltweit größte solarthermische Kraftwerk.

Es ist seit 2014 in Betrieb und verwendet zur Stromerzeugung keinen Brennstoff, sondern ausschließlich umweltfreundliche Solarenergie.

Der Wasserkessel befindet sich in den Türmen, die Sie in der Mitte des Bauwerks sehen können. Rundherum befindet sich ein Spiegelfeld, das die Sonnenstrahlen auf die Turmspitze lenkt. Gleichzeitig dreht der Computer diese Spiegel je nach Sonnenstand ständig.

Sonnenlicht konzentriert sich auf den Turm

Unter dem Einfluss konzentrierter Sonnenenergie erhitzt sich das Wasser im Turm und verwandelt sich in Dampf. Dadurch entsteht Druck und der Dampf beginnt, die Turbine zu drehen, wodurch Strom freigesetzt wird. Die Leistung dieser Station beträgt 392 Megawatt, was leicht mit der eines durchschnittlichen Wärmekraftwerks in Moskau verglichen werden kann.

Interessanterweise können solche Stationen auch nachts betrieben werden. Dies ist möglich, indem ein Teil des erhitzten Dampfes gespeichert und nach und nach zum Drehen der Turbine genutzt wird.

Solarballonkraftwerke

Obwohl diese ursprüngliche Lösung nicht weit verbreitet ist, hat sie dennoch ihren Platz.

Die Installation selbst besteht aus 4 Hauptteilen:

• Aerostat – befindet sich am Himmel und sammelt Sonnenstrahlung. Wasser dringt in die Kugel ein, erhitzt sich schnell und wird zu Dampf.
• Dampfleitung – durch sie gelangt unter Druck stehender Dampf zur Turbine und versetzt diese in Rotation.
• Turbine – unter dem Einfluss eines Dampfstroms dreht sie sich und erzeugt elektrische Energie.
• Kondensator und Pumpe – der Dampf, der die Turbine passiert hat, wird zu Wasser kondensiert und steigt mithilfe einer Pumpe in den Ballon, wo er erneut in den Dampfzustand erhitzt wird.

Welche Vorteile bietet Solarenergie?

• Die Sonne wird uns noch mehrere Milliarden Jahre lang ihre Energie liefern. Gleichzeitig müssen die Menschen kein Geld und keine Ressourcen aufwenden, um es zu gewinnen.
• Die Erzeugung von Solarenergie ist ein völlig umweltfreundlicher Prozess ohne Risiken für die Natur.
• Autonomie des Prozesses. Die Nutzung des Sonnenlichts und die Stromerzeugung erfolgen mit minimalem menschlichen Eingriff. Das Einzige, was Sie tun müssen, ist, Ihre Arbeitsflächen oder Spiegel sauber zu halten.
• Erschöpfte Solarmodule können recycelt und in der Produktion wiederverwendet werden.

Probleme der Solarenergieentwicklung

Trotz der Umsetzung von Ideen zur Aufrechterhaltung des nächtlichen Betriebs von Solarkraftwerken ist niemand vor den Launen der Natur gefeit. Mehrere Tage lang bewölkter Himmel verringert die Stromproduktion erheblich, Bevölkerung und Unternehmen benötigen jedoch eine unterbrechungsfreie Versorgung.

Der Bau eines Solarkraftwerks ist kein billiges Vergnügen. Dies liegt an der Notwendigkeit, in ihrem Design seltene Elemente zu verwenden. Nicht alle Länder sind bereit, Budgets für leistungsschwächere Kraftwerke zu verschwenden, wenn es funktionierende Wärmekraftwerke und Kernkraftwerke gibt.

Um solche Installationen zu platzieren, sind große Flächen erforderlich, und zwar an Orten, an denen die Sonneneinstrahlung ausreichend ist.

Wie wird Solarenergie in Russland entwickelt?

Leider verbrennt unser Land immer noch auf Hochtouren Kohle, Gas und Öl und Russland wird sicherlich zu den Letzten gehören, die komplett auf alternative Energien umsteigen.

Heute Die Solarenergie macht nur 0,03 % der Energiebilanz der Russischen Föderation aus. Zum Vergleich: In Deutschland liegt dieser Wert bei über 20 %. Privatunternehmer sind wegen der langen Amortisationszeit und der nicht so hohen Rentabilität nicht an Investitionen in Solarenergie interessiert, da Gas in unserem Land viel billiger ist.

In den wirtschaftlich entwickelten Regionen Moskau und Leningrad ist die Sonnenaktivität auf niedrigem Niveau. Dort ist der Bau von Solarkraftwerken einfach nicht praktikabel. Aber die südlichen Regionen sind durchaus vielversprechend.

Heutzutage ist das Problem des Energieverbrauchs ziemlich akut – die Ressourcen des Planeten sind nicht endlos, und während seiner Existenz hat die Menschheit das, was die Natur uns gegeben hat, weitgehend zerstört. Derzeit werden aktiv Kohle und Öl gefördert, deren Reserven von Tag zu Tag kleiner werden. ermöglichte der Menschheit einen unglaublichen Schritt in die Zukunft und die Nutzung der Kernenergie, was mit diesem Vorteil eine enorme Gefahr für die gesamte Umwelt mit sich brachte.

Das Umweltproblem ist nicht weniger dringlich – die aktive Gewinnung von Ressourcen und deren weitere Nutzung wirken sich nachteilig auf den Zustand des Planeten aus und verändern nicht nur die Beschaffenheit der Böden, sondern sogar die klimatischen Bedingungen.

Deshalb wird seit jeher besonderes Augenmerk auf natürliche Energiequellen wie Wasser oder Wind gelegt. Nach so vielen Jahren aktiver Forschung und Entwicklung ist die Menschheit schließlich „erwachsen“ und nutzt die Energie der Sonne auf der Erde. Darüber werden wir als nächstes sprechen.

Was ist daran so attraktiv?

Bevor wir zu konkreten Beispielen übergehen, wollen wir herausfinden, warum diese Art der Energiegewinnung bei Forschern auf der ganzen Welt so viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat. Sein Hauptvorteil kann als Unerschöpflichkeit bezeichnet werden. Trotz zahlreicher Hypothesen ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Stern wie die Sonne in naher Zukunft erlischt, äußerst gering. Damit hat die Menschheit die Möglichkeit, auf völlig natürliche Weise saubere Energie zu gewinnen.

Der zweite unbestrittene Vorteil der Nutzung von Solarenergie auf der Erde ist die Umweltfreundlichkeit dieser Option. Unter solchen Bedingungen wird die Umweltbelastung gleich Null sein, was wiederum der ganzen Welt eine viel bessere Zukunft beschert als die, die sich mit der ständigen Gewinnung begrenzter unterirdischer Ressourcen eröffnet.

Schließlich sollte besonders darauf geachtet werden, dass die Sonne für den Menschen selbst die geringste Gefahr darstellt.

Wie wirklich

Kommen wir nun zum Punkt. Hinter dem etwas poetischen Namen „Solarenergie“ verbirgt sich eigentlich die Umwandlung von Strahlung in Elektrizität durch speziell entwickelte Technologien. Für diesen Prozess sorgen Photovoltaikzellen, die die Menschheit aktiv und recht erfolgreich für ihre Zwecke nutzt.

Sonnenstrahlung

Historisch gesehen ist es einfach so, dass das Substantiv „Strahlung“ bei einem Menschen mehr negative als positive Assoziationen im Zusammenhang mit den von Menschen verursachten Katastrophen hervorruft, die die Welt im Laufe ihres Lebens überstanden hat. Dennoch geht es bei der Technologie zur Nutzung der Sonnenenergie auf der Erde darum, damit zu arbeiten.

Tatsächlich handelt es sich bei dieser Art von Strahlung um elektromagnetische Strahlung, deren Bereich im Bereich von 2,8 bis 3,0 Mikrometer liegt.

Das von der Menschheit so erfolgreich genutzte Sonnenspektrum besteht tatsächlich aus drei Arten von Wellen: Ultraviolett (ca. 2 %), ca. 49 % sind Lichtwellen und schließlich entfällt die gleiche Menge. Die Sonnenenergie hat eine kleine Anzahl anderer Wellen Komponenten, aber ihre Rolle ist so unbedeutend, dass sie keinen besonderen Einfluss auf das Leben auf der Erde haben.

Die Menge an Sonnenenergie, die auf die Erde trifft

Nachdem nun die Zusammensetzung des zum Wohle der Menschheit genutzten Spektrums festgelegt wurde, sollte noch ein weiteres wichtiges Merkmal dieser Ressource beachtet werden. Die Nutzung von Sonnenenergie auf der Erde scheint auch deshalb vielversprechend, weil sie in relativ großen Mengen mit nahezu minimalen Verarbeitungskosten verfügbar ist. Die Gesamtmenge der vom Stern emittierten Energie ist extrem groß, aber etwa 47 % erreichen die Erdoberfläche, was siebenhundert Billiarden Kilowattstunden entspricht. Zum Vergleich stellen wir fest, dass nur eine Kilowattstunde eine 100-Watt-Glühbirne zehn Jahre lang halten kann.

Die Strahlungsleistung der Sonne und der Energieverbrauch auf der Erde hängen natürlich von einer Reihe von Faktoren ab: den klimatischen Bedingungen, dem Einfallswinkel der Strahlen auf der Oberfläche, der Jahreszeit und der geografischen Lage.

Wann und wie viel

Es ist leicht zu erraten, dass sich die tägliche Menge an Sonnenenergie, die auf die Erdoberfläche fällt, ständig ändert, da sie direkt von der Position des Planeten im Verhältnis zur Sonne und der Bewegung des Sterns selbst abhängt. Es ist seit langem bekannt, dass die Strahlung mittags am höchsten ist, während morgens und abends die Anzahl der Strahlen, die die Oberfläche erreichen, deutlich geringer ist.

Wir können mit Sicherheit sagen, dass die Nutzung der Sonnenenergie in Regionen möglichst nahe am Äquatorstreifen am produktivsten sein wird, da dort der Unterschied zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Indikator minimal ist, was auf die maximale Strahlungsmenge hinweist die Oberfläche des Planeten. Beispielsweise erreicht die jährliche Strahlungsmenge in den Wüstengebieten Afrikas durchschnittlich 2200 Kilowattstunden, während in Kanada oder beispielsweise Mitteleuropa die Werte 1000 Kilowattstunden nicht überschreiten.

Solarenergie in der Geschichte

Wenn wir so weit wie möglich denken, begannen die Versuche, das große Gestirn, das unseren Planeten erwärmt, zu „zähmen“, in der Antike, in heidnischen Zeiten, als jedes Element von einer eigenen Gottheit verkörpert wurde. Doch dann kam die Nutzung der Sonnenenergie natürlich nicht in Frage – es herrschte Magie in der Welt.

Das Thema der Nutzung der Sonnenenergie auf der Erde wurde erst Ende des 14. – Anfang des 20. Jahrhunderts aktiv angesprochen. Ein echter Durchbruch in der Wissenschaft gelang 1839 Alexandre Edmond Becquerel, dem es gelang, der Entdecker des photovoltaischen Effekts zu werden. Die Beschäftigung mit diesem Thema nahm erheblich zu und nach 44 Jahren gelang es Charles Fritts, das erste Modul der Geschichte zu konstruieren, das auf vergoldetem Selen basierte. Durch die Nutzung der Sonnenenergie auf der Erde wurde eine kleine Menge freigesetzter Elektrizität erzeugt – die Gesamterzeugungsmenge betrug dann nicht mehr als 1 %. Dennoch war dies für die gesamte Menschheit ein echter Durchbruch, der neue Horizonte der Wissenschaft eröffnete, von denen man noch nie geträumt hatte.

Albert Einstein selbst leistete einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung der Solarenergie. In der modernen Welt wird der Name des Wissenschaftlers häufiger mit seiner berühmten Relativitätstheorie in Verbindung gebracht, tatsächlich wurde ihm jedoch genau für seine Studie der Nobelpreis verliehen

Bis heute erlebt die Technologie zur Nutzung der Sonnenenergie auf der Erde rasante Höhen und Tiefen, doch dieser Wissenszweig wird ständig mit neuen Fakten aktualisiert, und wir können hoffen, dass sich in absehbarer Zeit die Tür zu einer völlig neuen Welt öffnet uns.

Die Natur ist gegen uns

Über die Vorteile der Nutzung von Solarenergie auf der Erde haben wir bereits gesprochen. Achten wir nun auf die Nachteile dieser Methode, von denen es leider nicht weniger gibt.

Aufgrund der direkten Abhängigkeit von der geografischen Lage, den klimatischen Bedingungen und der Bewegung der Sonne erfordert die Erzeugung von Solarenergie in ausreichenden Mengen enorme territoriale Kosten. Unterm Strich gilt: Je größer die Fläche des Verbrauchs und der Verarbeitung der Sonnenstrahlung, desto mehr umweltfreundliche Energie erhalten wir am Ausgang. Die Platzierung solch großer Systeme erfordert viel freien Speicherplatz, was gewisse Schwierigkeiten mit sich bringt.

Ein weiteres Problem bei der Nutzung der Sonnenenergie auf der Erde ist die direkte Abhängigkeit von der Tageszeit, da die Erzeugung nachts Null ist und morgens und abends äußerst unbedeutend ist.

Ein zusätzlicher Risikofaktor ist das Wetter selbst – plötzliche Änderungen der Bedingungen können sich äußerst negativ auf den Betrieb dieser Art von Systemen auswirken, da sie Schwierigkeiten bei der Fehlersuche bei der erforderlichen Leistung verursachen. In gewisser Weise können Situationen mit plötzlichen Änderungen der Absorptions- und Produktionsmenge gefährlich sein.

Sauber, aber teuer

Die Nutzung der Sonnenenergie auf der Erde ist aufgrund der hohen Kosten derzeit schwierig. Für grundlegende Prozesse benötigte Photovoltaikzellen sind recht teuer. Natürlich lohnt sich der Einsatz einer solchen Ressource aufgrund der positiven Aspekte, aber aus wirtschaftlicher Sicht muss derzeit nicht von einer vollständigen Kapitalrendite gesprochen werden.

Der Trend zeigt jedoch, dass der Preis für Photovoltaikzellen allmählich sinkt, sodass dieses Problem mit der Zeit vollständig gelöst werden kann.

Unannehmlichkeiten des Prozesses

Auch die Nutzung der Sonne als Energiequelle ist schwierig, da diese Art der Ressourcenverarbeitung recht arbeitsintensiv und umständlich ist. Verbrauch und Verarbeitung der Strahlung hängen direkt von der Sauberkeit der Platten ab, deren Gewährleistung recht problematisch ist. Darüber hinaus wirkt sich die Erwärmung der Elemente äußerst negativ auf den Prozess aus, was nur durch den Einsatz leistungsstarker Kühlsysteme verhindert werden kann, was zusätzliche und erhebliche Materialkosten erfordert.

Darüber hinaus werden die in Solarkollektoren verwendeten Platten nach 30 Jahren aktivem Betrieb allmählich unbrauchbar, und die Kosten für Solarzellen wurden bereits früher diskutiert.

Umweltproblem

Zuvor hieß es, dass die Nutzung dieser Art von Ressource die Menschheit in Zukunft vor ernsthaften Umweltproblemen bewahren könnte. Die Ressourcenquelle und das Endprodukt sind wirklich so umweltfreundlich wie möglich.

Bei der Nutzung von Solarenergie besteht das Funktionsprinzip von Sonnenkollektoren jedoch in der Verwendung spezieller Platten mit Fotozellen, für deren Herstellung viele giftige Substanzen erforderlich sind: Blei, Arsen oder Kalium. Ihre Verwendung selbst schadet der Umwelt nicht, allerdings kann die Entsorgung der Platten aufgrund ihrer begrenzten Lebensdauer mit der Zeit zu einem ernsthaften Problem werden.

Um die negativen Auswirkungen auf die Umwelt zu begrenzen, stellen Hersteller schrittweise auf Dünnschichtwafer um, die kostengünstiger sind und weniger schädliche Auswirkungen auf die Umwelt haben.

Möglichkeiten, Strahlung in Energie umzuwandeln

Filme und Bücher über die Zukunft der Menschheit vermitteln uns fast immer ein ungefähr gleiches Bild dieses Prozesses, das tatsächlich erheblich von der Realität abweichen kann. Es gibt mehrere Konvertierungsmethoden.

Am gebräuchlichsten ist der zuvor beschriebene Einsatz von Fotozellen.

Als Alternative nutzt die Menschheit aktiv Solarthermie, die auf der Erwärmung spezieller Oberflächen basiert und es ermöglicht, Wasser mit der richtigen Richtung der resultierenden Temperatur zu erhitzen. Wenn wir diesen Vorgang so weit wie möglich vereinfachen, kann er mit den Tanks verglichen werden, die für Sommerduschen in Privathäusern verwendet werden.

Eine andere Möglichkeit, Strahlung zur Energieerzeugung zu nutzen, ist das „Sonnensegel“, das nur in einem solchen System funktionieren kann, in das Strahlung umgewandelt wird

Das Problem der nächtlichen Stromerzeugung wird teilweise durch Solarballonkraftwerke gelöst, deren Betrieb aufgrund der Ansammlung freigesetzter Energie und der Dauer des Abkühlungsprozesses weitergeführt wird.

Wir und Solarenergie

Die Sonnen- und Windenergieressourcen auf der Erde werden recht aktiv genutzt, obwohl wir es oft nicht bemerken. Die beliebte Erwärmung von Wasser in einer Sommerdusche wurde bereits erwähnt. Tatsächlich wird Solarenergie am häufigsten für genau diese Zwecke genutzt. Es gibt jedoch noch viele andere Beispiele: In fast jedem Beleuchtungsgeschäft finden sich Speicherglühbirnen, die dank der tagsüber angesammelten Energie auch nachts ohne Strom auskommen.

Auf Fotozellen basierende Installationen werden aktiv an Pumpstationen und Lüftungssystemen aller Art eingesetzt.

Gestern heute Morgen

Eine der wichtigsten Ressourcen der Menschheit ist die Sonnenenergie, und die Aussichten für ihre Nutzung sind äußerst hoch. Diese Branche wird aktiv finanziert, ausgebaut und verbessert. Mittlerweile ist Solarenergie in den Vereinigten Staaten am weitesten entwickelt, wo sie in einigen Regionen als vollwertige alternative Energiequelle genutzt wird. Kraftwerke dieser Art gibt es auch in anderen Ländern. Andere Länder sind längst auf diese Art der Stromerzeugung ausgerichtet, die das Problem der Umweltverschmutzung bald lösen könnte.

Ein Leben ohne Strom ist für die Menschen nicht mehr vorstellbar und der Bedarf an Energie wächst jedes Jahr immer mehr, während die Reserven an Energieressourcen wie Öl, Gas und Kohle rapide abnehmen. Der Menschheit bleibt keine andere Wahl, als alternative Energiequellen zu nutzen. Eine Möglichkeit zur Stromerzeugung ist die Umwandlung von Sonnenenergie mithilfe von Fotozellen. Die Menschen haben schon vor relativ langer Zeit gelernt, dass es möglich ist, Solarenergie zu nutzen, haben aber erst in den letzten 20 Jahren damit begonnen, sie aktiv zu entwickeln. Dank kontinuierlicher Forschung, dem Einsatz neuer Materialien und kreativen Designlösungen ist es in den letzten Jahren gelungen, die Leistung von Solarmodulen deutlich zu steigern. Viele glauben, dass die Menschheit in Zukunft in der Lage sein wird, traditionelle Methoden der Stromerzeugung zugunsten von Solarenergie aufzugeben und diese mithilfe von Solarkraftwerken zu gewinnen.

Solarenergie

Solarenergie ist eine der Quellen der Stromerzeugung auf nicht-traditionelle Weise und wird daher als alternative Energiequelle eingestuft. Solarenergie nutzt Sonnenstrahlung und wandelt sie in Strom oder andere Energieformen um. Solarenergie ist nicht nur eine umweltfreundliche Energiequelle, denn... Bei der Umwandlung von Sonnenenergie werden keine schädlichen Nebenprodukte freigesetzt, Solarenergie ist aber auch eine sich selbst erneuernde alternative Energiequelle.

Wie Solarenergie funktioniert

Theoretisch ist es nicht schwer zu berechnen, wie viel Energie aus dem Fluss der Sonnenenergie gewonnen werden kann; es ist seit langem bekannt, dass man die Strecke von der Sonne zur Erde zurücklegt und auf eine Oberfläche mit einer Fläche von 1 m² fällt Bei einem Winkel von 90° trägt der Sonnenstrom am Eintritt in die Atmosphäre eine Energieladung von 1367 W/m², das ist die sogenannte Solarkonstante. Dies ist eine ideale Option unter idealen Bedingungen, die, wie wir wissen, praktisch unmöglich zu erreichen sind. Nach dem Durchgang durch die Atmosphäre liegt der maximal erreichbare Fluss also am Äquator und beträgt 1020 W/m², aber der durchschnittliche Tageswert, den wir erreichen können, wird aufgrund des Wechsels von Tag und Nacht dreimal niedriger sein und die Änderung des Einfallswinkels des Sonnenflusses. Und in gemäßigten Breiten geht mit dem Wechsel von Tag und Nacht auch ein Wechsel der Jahreszeiten und damit eine Änderung der Länge der Tageslichtstunden einher, sodass in gemäßigten Breiten die aufgenommene Energiemenge noch einmal um das Zweifache reduziert wird.

Entwicklung und Vertrieb von Solarenergie

Wie wir alle wissen, gewinnt die Entwicklung der Solarenergie in den letzten Jahren jedes Jahr an Dynamik, aber versuchen wir, die Dynamik der Entwicklung zu verfolgen. Im Jahr 1985 betrug die globale Solarkapazität nur 0,021 GW. Im Jahr 2005 betrugen sie bereits 1.656 GW. Das Jahr 2005 gilt als Wendepunkt in der Entwicklung der Solarenergie; ab diesem Jahr begannen sich die Menschen aktiv für die Forschung und Entwicklung elektrischer Systeme zu interessieren, die mit Solarenergie betrieben werden. Die weitere Dynamik lässt keinen Zweifel (2008-15,5 GW, 2009-22,8 GW, 2010-40 GW, 2011-70 GW, 2012-108 GW, 2013-150 GW, 2014-203 GW). Spitzenreiter bei der Nutzung der Solarenergie sind die Länder der Europäischen Union und der USA, allein in den USA und Deutschland sind jeweils mehr als 100.000 Menschen im produzierenden und betrieblichen Bereich beschäftigt. Auch Italien, Spanien und natürlich China können sich ihrer Erfolge bei der Entwicklung der Solarenergie rühmen, die zwar nicht führend im Betrieb von Solarzellen sind, aber dafür sorgen, dass der Hersteller von Solarzellen das Produktionstempo steigert Jahr für Jahr.

Vor- und Nachteile der Nutzung von Solarenergie

Vorteile: 1) Umweltfreundlichkeit – belastet die Umwelt nicht; 2) Verfügbarkeit – Fotozellen stehen nicht nur für den industriellen Einsatz, sondern auch für den Bau privater Mini-Solarkraftwerke zum Verkauf; 3) Unerschöpflichkeit und Selbsterneuerbarkeit der Energiequelle; 4) ständig sinkende Kosten der Stromerzeugung.
Mängel: 1) der Einfluss von Wetterbedingungen und Tageszeit auf die Produktivität; 2) Um Energie zu sparen, ist es notwendig, Energie anzusammeln; 3) geringere Produktivität in gemäßigten Breiten aufgrund wechselnder Jahreszeiten; 4) erhebliche Erwärmung der Luft über dem Solarkraftwerk; 5) die Notwendigkeit, die Oberfläche von Fotozellen regelmäßig von Verunreinigungen zu reinigen, was aufgrund der großen Flächen, die durch die Installation von Fotozellen eingenommen werden, problematisch ist; 6) Wir können auch über die relativ hohen Kosten für die Ausrüstung sprechen, obwohl die Kosten jedes Jahr sinken, besteht bisher kein Grund, über billige Solarenergie zu sprechen.

Perspektiven für die Entwicklung der Solarenergie

Der Entwicklung der Solarenergie wird heute eine große Zukunft vorausgesagt, jedes Jahr werden immer mehr neue Solarkraftwerke gebaut, die durch ihre Größe und technischen Lösungen verblüffen. Auch die wissenschaftliche Forschung zur Steigerung der Effizienz von Fotozellen hört nicht auf. Wissenschaftler haben berechnet, dass, wenn wir die Landmasse des Planeten Erde zu 0,07 % bedecken und der Wirkungsgrad der Fotozellen 10 % beträgt, dann genug Energie vorhanden sein wird, um alle Bedürfnisse der Menschheit zu mehr als 100 % zu decken. Heute werden bereits Fotozellen mit einem Wirkungsgrad von 30 % eingesetzt. Forschungsdaten zufolge ist bekannt, dass die Ambitionen der Wissenschaftler eine Steigerung auf 85 % versprechen.

Solarkraftwerke

Solarkraftwerke sind Bauwerke, deren Aufgabe es ist, Sonnenenergieströme in elektrische Energie umzuwandeln. Die Größe von Solarkraftwerken kann variieren und reicht von privaten Minikraftwerken mit mehreren Solarpaneelen bis hin zu riesigen Kraftwerken mit einer Fläche von über 10 km².

Welche Arten von Solarkraftwerken gibt es?

Seit dem Bau der ersten Solarkraftwerke ist viel Zeit vergangen, in der viele Projekte umgesetzt und viele interessante Designlösungen angewendet wurden. Es ist üblich, alle Solarkraftwerke in mehrere Typen zu unterteilen:
1. Solarkraftwerke vom Turmtyp.
2. Solarkraftwerke, bei denen es sich bei den Solarmodulen um Photovoltaikzellen handelt.
3. Dish-Solarkraftwerke.
4. Parabolische Solarkraftwerke.
5. Solarkraftwerke vom Typ Solar-Vakuum.
6. Solarkraftwerke gemischten Typs.

Solarkraftwerke vom Turmtyp

Eine sehr verbreitete Art der Kraftwerkskonstruktion. Es handelt sich um eine hohe Turmkonstruktion mit einem schwarz gestrichenen Wasserreservoir, um reflektiertes Sonnenlicht besser anzuziehen. Rund um den Turm sind große Spiegel mit einer Fläche von über 2 m² kreisförmig angeordnet. Sie sind alle mit einem einzigen Steuerungssystem verbunden, das die Änderung des Winkels der Spiegel überwacht, sodass sie das Sonnenlicht immer reflektieren und direkt lenken zum Wassertank oben im Turm. So erhitzt das reflektierte Sonnenlicht das Wasser, wodurch Dampf entsteht, und dieser Dampf wird dann über Pumpen dem Turbogenerator zugeführt, wo Strom erzeugt wird. Die Heiztemperatur des Tanks kann 700 °C erreichen. Die Höhe des Turms hängt von der Größe und Leistung des Solarkraftwerks ab und beginnt in der Regel bei 15 m, wobei die Höhe des größten Turms heute 140 m beträgt. Dieser Typ von Solarkraftwerken ist sehr verbreitet und wird bevorzugt wird von vielen Ländern für seinen hohen Wirkungsgrad von 20 % geschätzt.

Solarkraftwerke vom Typ Fotozelle

Fotozellen (Solarbatterien) werden verwendet, um den Sonnenfluss in Elektrizität umzuwandeln. Dieser Kraftwerkstyp ist aufgrund der Möglichkeit, Solarmodule in kleinen Blöcken zu verwenden, sehr beliebt geworden, was die Verwendung von Solarmodulen zur Stromversorgung sowohl von Privathäusern als auch von großen Industrieanlagen ermöglicht. Darüber hinaus steigt der Wirkungsgrad jedes Jahr und heute gibt es bereits Fotozellen mit einem Wirkungsgrad von 30 %.

Parabolische Solarkraftwerke

Diese Art von Solarkraftwerken sieht aus wie riesige Satellitenschüsseln, deren Innenseite mit Spiegelplatten bedeckt ist. Das Prinzip der Energieumwandlung ähnelt dem von Turmstationen mit einem kleinen Unterschied: Die parabolische Form der Spiegel sorgt dafür, dass die von der gesamten Oberfläche des Spiegels reflektierten Sonnenstrahlen in der Mitte konzentriert werden, wo sich der Empfänger befindet eine Flüssigkeit, die sich erhitzt und dabei Dampf bildet, der wiederum die treibende Kraft für kleine Generatoren ist.

Platten-Solarkraftwerke

Das Funktionsprinzip und die Art der Stromerzeugung sind identisch mit Turm- und Parabolsolarkraftwerken. Der einzige Unterschied besteht in den Designmerkmalen. Eine stationäre Struktur, ein bisschen wie ein riesiger Metallbaum, hält runde, flache Spiegel, die die Sonnenenergie auf einen Empfänger konzentrieren.

Solarkraftwerke vom Typ Solar-Vakuum

Dies ist eine sehr ungewöhnliche Art, Sonnenenergie und Temperaturunterschiede zu nutzen. Der Kraftwerksbaukörper besteht aus einem glasüberdachten, kreisförmigen Grundstück mit einem Turm in der Mitte. Der Turm ist innen hohl; an seiner Basis befinden sich mehrere Turbinen, die dank des Luftstroms, der durch den Temperaturunterschied entsteht, rotieren. Durch das Glasdach erwärmt die Sonne den Boden und die Luft im Raum, und das Gebäude kommuniziert über ein Rohr mit der Außenumgebung, und da die Lufttemperatur außerhalb des Raumes viel niedriger ist, entsteht Luftzug, der mit steigender Temperatur zunimmt Unterschied. Dadurch erzeugen die Turbinen nachts mehr Strom als tagsüber.

Gemischte Solarkraftwerke

Dabei handelt es sich um Solarkraftwerke eines bestimmten Typs, die beispielsweise Sonnenkollektoren als Hilfselemente zur Warmwasser- und Wärmeversorgung von Objekten nutzen, oder es ist möglich, bei einem Turmkraftwerk gleichzeitig Abschnitte von Fotozellen zu nutzen.

Die Solarenergie entwickelt sich rasant, die Menschen denken endlich ernsthaft über alternative Energiequellen nach, um die unweigerlich bevorstehende Energiekrise und Umweltkatastrophe zu verhindern. Obwohl die USA und die Europäische Union nach wie vor führend in der Solarenergie sind, beginnen alle anderen Weltmächte nach und nach, die Erfahrungen und Technologien der Produktion und Nutzung von Solarkraftwerken zu übernehmen und zu nutzen. Es besteht kein Zweifel daran, dass Sonnenenergie früher oder später zur Hauptenergiequelle auf der Erde werden wird.

Seit jeher sprechen die Menschen von der Sonne als mächtig und großartig und erheben sie in ihren Religionen zu einem belebten Objekt. Die Leuchte wurde verehrt und gepriesen, die Zeit wurde an ihr gemessen und sie galt immer als die Hauptquelle irdischen Segens.

Der Bedarf an Solarenergie

Jahrtausende sind vergangen. Die Menschheit ist in eine neue Ära ihrer Entwicklung eingetreten und genießt die Früchte des sich rasch entwickelnden technologischen Fortschritts. Bis heute ist jedoch die Sonne die wichtigste natürliche Wärmequelle und damit auch das Leben.

Wie nutzt die Menschheit die Sonne bei ihren täglichen Aktivitäten? Betrachten wir dieses Problem genauer.

„Arbeit“ der Sonne

Der Himmelskörper dient als einzige Energiequelle für die Photosynthese in Pflanzen. Die Sonne bringt den Wasserkreislauf in Gang und nur ihr ist es zu verdanken, dass unser Planet über alle der Menschheit bekannten fossilen Brennstoffe verfügt. Und auch Menschen nutzen die Kraft dieses hellen Sterns, um ihren Bedarf an elektrischer und thermischer Energie zu decken. Ohne dies wäre das Leben auf dem Planeten einfach unmöglich.

Hauptenergiequelle

Die Natur sorgt weise dafür, dass die Menschheit ihre Gaben vom Himmelskörper erhält. Sonnenenergie wird auf die Erde übertragen, indem Strahlungswellen auf die Oberfläche von Kontinenten und Gewässern übertragen werden. Darüber hinaus erreichen uns aus dem gesamten gesendeten Spektrum nur Folgendes:

1. Ultraviolette Wellen. Sie sind für das menschliche Auge unsichtbar und machen etwa 2 % des Gesamtspektrums aus.

2. Lichtwellen. Das ist etwa die Hälfte der Energie der Sonne, die die Erdoberfläche erreicht. Dank Lichtwellen sieht ein Mensch alle Farben der Welt um ihn herum.

3. Infrarotwellen. Sie machen etwa 49 % des Spektrums aus und erwärmen die Wasser- und Landoberfläche. Es sind diese Wellen, die bei der Nutzung der Sonnenenergie auf der Erde am meisten gefragt sind.

Prinzip der Infrarotwellenumwandlung

Wie läuft der Prozess der Nutzung von Sonnenenergie auf der Erde ab? Wie jede andere ähnliche Aktion erfolgt sie nach dem Prinzip der direkten Transformation. Dazu benötigen Sie lediglich einen speziellen Untergrund. Wenn Sonnenlicht darauf trifft, wird es in Energie umgewandelt. Um Wärme zu gewinnen, muss in diesen Kreislauf ein Kollektor eingebunden werden. Es absorbiert Infrarotwellen. Darüber hinaus gibt es in einem Gerät, das Solarenergie nutzt, sicherlich Speichergeräte. Um das Endprodukt zu erhitzen, werden spezielle Wärmetauscher installiert.

Das Ziel der Solarenergie besteht darin, für die Menschheit dringend benötigte Wärme und Licht zu gewinnen. Die neue Industrie wird manchmal Solarenergie genannt. Schließlich bedeutet Helios aus dem Griechischen übersetzt Sonne.

Betrieb des Komplexes

Theoretisch kann jeder von uns eine Solaranlage berechnen. Schließlich ist bekannt, dass ein Strom von Lichtstrahlen auf dem Weg vom einzigen Stern unseres galaktischen Systems zur Erde eine Energieladung von 1367 W pro Quadratmeter mit sich bringt. Dies ist die sogenannte Sonnenkonstante, die am Eingang zu den Atmosphärenschichten existiert. Diese Option ist nur unter idealen Bedingungen möglich, die in der Natur einfach nicht existieren. Nach dem Durchgang durch die Atmosphäre bringen die Sonnenstrahlen 1020 Watt pro Quadratmeter zum Äquator. Aber durch den Wechsel von Tag und Nacht können wir dreimal weniger Wert erzielen. In den gemäßigten Breiten ändert sich hier nicht nur die Länge der Tageslichtstunden, sondern auch die Saisonalität. Daher muss die Stromerzeugung an äquatorfernen Orten bei der Berechnung noch einmal um den Faktor zwei reduziert werden.

Geographie der Strahlungen des Himmelskörpers

Wo kann Solarenergie besonders effizient arbeiten? Natürliche Bedingungen für die Pflanzenplatzierung spielen in dieser sich entwickelnden Branche eine wichtige Rolle.
Die Verteilung der Sonnenstrahlung auf der Erdoberfläche ist ungleichmäßig. In manchen Regionen ist der Sonnenstrahl ein lang ersehnter und seltener Gast, in anderen kann er eine deprimierende Wirkung auf alle Lebewesen haben.

Die Menge an Sonnenstrahlung, die ein bestimmtes Gebiet erhält, hängt von seinem Breitengrad ab. Die größten Mengen an natürlicher Lichtenergie erhalten Staaten in der Nähe des Äquators. Aber das ist nicht alles. Die Menge des Sonnenflusses hängt von der Anzahl klarer Tage ab, die sich beim Wechsel von einer Klimazone in eine andere ändert. Luftströmungen und andere Merkmale der Region können den Strahlungsgrad erhöhen oder verringern. Die Vorteile der Solarenergie sind am bekanntesten:

Die Länder Nordostafrikas und einige südwestliche und zentrale Regionen des Kontinents;
- Bewohner der Arabischen Halbinsel;
- die Ostküste Afrikas;
- Nordwestaustralien und einige Inseln Indonesiens;
- Westküste Südamerikas.

Was Russland betrifft, so zeigen Messungen auf seinem Territorium, dass die an China angrenzenden Regionen sowie die nördlichen Zonen die höchste Sonnenstrahlungsdosis aufweisen. Und wo in unserem Land erwärmt die Sonne die Erde am wenigsten? Dies ist die nordwestliche Region, die St. Petersburg und die umliegenden Gebiete umfasst.

Kraftwerke

Es ist schwer, sich unser Leben vorzustellen, ohne die Energie der Sonne auf der Erde zu nutzen. Wie wendet man es an? Mit Lichtstrahlen lässt sich Strom erzeugen. Der Bedarf daran wächst jedes Jahr und die Reserven an Gas, Öl und Kohle gehen rapide zurück. Deshalb hat man in den letzten Jahrzehnten damit begonnen, Solarkraftwerke zu bauen. Schließlich ermöglichen diese Anlagen die Nutzung alternativer Energiequellen und schonen damit deutlich die natürlichen Ressourcen.

Solarkraftwerke funktionieren dank in ihre Oberfläche eingebauter Fotozellen. Darüber hinaus ist es in den letzten Jahren gelungen, die Effizienz solcher Systeme deutlich zu steigern. Solaranlagen wurden aus modernsten Materialien und mit kreativen technischen Lösungen hergestellt. Dadurch wurde ihre Macht deutlich gesteigert.

Einigen Forschern zufolge könnte die Menschheit in naher Zukunft die bestehenden traditionellen Methoden der Stromerzeugung aufgeben. Die Bedürfnisse der Menschen werden vom Himmelskörper vollständig befriedigt.

Solarkraftwerke gibt es in unterschiedlichen Größen. Die kleinsten davon sind privat. Diese Systeme verfügen nur über wenige Solarpaneele. Die größten und komplexesten Anlagen nehmen Flächen von mehr als zehn Quadratkilometern ein.

Alle Solarkraftwerke werden in sechs Typen unterteilt. Unter ihnen:

Turm;
- Anlagen mit Fotozellen;
- scheibenförmig;
- parabolisch;
- Solarvakuum;
- gemischt.

Der häufigste Kraftwerkstyp sind Turmkraftwerke. Dies ist eine hohe Struktur. Äußerlich ähnelt es einem Turm mit einem darauf befindlichen Stausee. Der Behälter ist mit Wasser gefüllt und schwarz lackiert. Rund um den Turm befinden sich Spiegel, deren Fläche 8 Quadratmeter übersteigt. Dieses gesamte System ist mit einem einzigen Bedienfeld verbunden, mit dem Sie den Winkel der Spiegel so ausrichten können, dass sie konstant das Sonnenlicht reflektieren. Die auf den Tank gerichteten Strahlen erwärmen das Wasser. Die Anlage erzeugt Dampf, der zur Stromerzeugung genutzt wird.

Beim Betrieb von Photozellenkraftwerken kommen Solarbatterien zum Einsatz. Heutzutage erfreuen sich solche Installationen besonderer Beliebtheit. Schließlich können Solarmodule in kleinen Blöcken installiert werden, was den Einsatz nicht nur für Industrieunternehmen, sondern auch für Privathäuser ermöglicht.

Wenn Sie eine Reihe riesiger Satellitenantennen mit innen angebrachten Spiegelplatten sehen, dann wissen Sie, dass es sich um Parabolkraftwerke handelt, die mit Sonnenstrahlung betrieben werden. Das Funktionsprinzip ähnelt den gleichen Turmsystemen. Sie fangen einen Lichtstrahl ein und erhitzen den Empfänger mit der Flüssigkeit. Anschließend wird Dampf erzeugt, der zur Stromerzeugung genutzt wird.

Dish-Stationen funktionieren auf die gleiche Weise wie diejenigen, die als Turm- und Parabolantennen klassifiziert sind. Die Unterschiede liegen lediglich in den Gestaltungsmerkmalen der Anlage. Auf den ersten Blick sieht es aus wie ein riesiger Metallbaum, dessen Blätter flache runde Spiegel sind. In ihnen ist Sonnenenergie konzentriert.

Eine ungewöhnliche Methode zur Wärmeerzeugung wird in einem Solar-Vakuum-Kraftwerk eingesetzt. Sein Design ist ein Stück Land, das mit einem runden Dach bedeckt ist. Im Zentrum dieser Struktur erhebt sich ein hohler Turm, an dessen Fuß Turbinen installiert sind. Die Rotation der Schaufeln eines solchen Kraftwerks erfolgt aufgrund der Luftströmung, die aufgrund von Temperaturunterschieden entsteht. Das Glasdach lässt die Sonnenstrahlen herein. Sie erhitzen die Erde. Die Innenlufttemperatur steigt. Der Unterschied in den Thermometerwerten innen und außen führt zu Luftzug.

Bei der Solarenergie kommen auch Mischkraftwerke zum Einsatz. Von solchen Systemen kann man dann sprechen, wenn beispielsweise auf Masten zusätzliche Fotozellen zum Einsatz kommen.

Vor- und Nachteile der Solarenergie

Jeder Sektor der Volkswirtschaft hat seine positiven und negativen Seiten. Sie sind auch bei Verwendung von Lichtströmen verfügbar. Die Vorteile der Solarenergie sind wie folgt:

Umweltfreundlich, da es die Umwelt nicht belastet;
- Verfügbarkeit der Hauptkomponenten – Fotozellen, die nicht nur für den industriellen Einsatz, sondern auch für den Bau privater Kleinkraftwerke verkauft werden;
- Unerschöpflichkeit und Selbsterneuerung der Quelle;
- Ständig sinkende Kosten.

Zu den Nachteilen der Solarenergie gehören:

Der Einfluss von Tageszeit und Wetterbedingungen auf die Leistung von Kraftwerken;
- der Bedarf an Energiespeicherung;
- Rückgang der Produktivität je nach Breitengrad der Region und Jahreszeit;
- starke Erwärmung der Luft, die im Kraftwerk selbst stattfindet;
- die Notwendigkeit einer regelmäßigen Reinigung von Verunreinigungen, die das Solarpanelsystem erfordert, was aufgrund der großen Flächen, auf denen die Fotozellen installiert sind, problematisch ist;
- die relativ hohen Kosten für die Ausrüstung, die zwar jedes Jahr sinken, für den Massenverbraucher jedoch immer noch unzugänglich sind.

Entwicklungsperspektiven

Welche weiteren Möglichkeiten zur Nutzung der Sonnenenergie auf der Erde gibt es? Heute wird diesem alternativen Komplex eine große Zukunft vorhergesagt.

Die Aussichten für Solarenergie sind rosig. Schließlich wird in dieser Richtung bereits in großem Umfang gearbeitet. Jedes Jahr entstehen in verschiedenen Ländern der Welt immer mehr Solarkraftwerke, deren Größe aufgrund ihrer technischen Lösungen und ihres Umfangs erstaunlich ist. Darüber hinaus betreiben Spezialisten dieser Branche weiterhin wissenschaftliche Forschungen, deren Ziel es ist, die Effizienz der in solchen Anlagen eingesetzten Fotozellen immer wieder zu steigern.

Wissenschaftler haben eine interessante Berechnung durchgeführt. Wenn auf dem Land des Planeten Erde, das sich auf sieben Hundertstel seines Territoriums befinden würde, Fotozellen installiert würden, würden sie selbst bei einem Wirkungsgrad von 10 % die gesamte Menschheit mit der benötigten Wärme und dem Licht versorgen. Und das ist keine so ferne Aussicht. Immerhin haben die heute verwendeten Fotozellen einen Wirkungsgrad von 30 %. Gleichzeitig hoffen die Wissenschaftler, diesen Wert auf 85 % zu steigern.

Die Entwicklung der Solarenergie schreitet recht schnell voran. Die Menschen sind ernsthaft besorgt über das Problem der Erschöpfung der natürlichen Ressourcen und suchen nach alternativen Wärme- und Lichtquellen. Eine solche Lösung wird die unvermeidliche Energiekrise für die Menschheit sowie die drohende Umweltkatastrophe verhindern.

Das Leben eines modernen Menschen ist ohne Energie einfach undenkbar. Ein Stromausfall wirkt wie eine Katastrophe, ein Leben ohne Transportmittel ist für den Menschen nicht mehr vorstellbar und das Kochen beispielsweise über dem Feuer statt auf einem praktischen Gas- oder Elektroherd ist bereits ein Hobby.

Zur Energiegewinnung nutzen wir immer noch fossile Brennstoffe (Öl, Gas, Kohle). Doch ihre Vorräte auf unserem Planeten sind begrenzt und der Tag wird weder heute noch morgen kommen, an dem sie zur Neige gehen. Was zu tun? Die Antwort besteht bereits darin, nach anderen, nicht-traditionellen, alternativen Energiequellen zu suchen, deren Angebot einfach unerschöpflich ist.

Zu diesen alternativen Energiequellen gehören Sonne und Wind.

Nutzung von Solarenergie

Sonne- der stärkste Energielieferant. Wir verwenden etwas aufgrund unserer physiologischen Eigenschaften. Aber Millionen, Milliarden Kilowatt werden verschwendet und verschwinden, wenn die Dunkelheit hereinbricht. Jede Sekunde gibt die Sonne der Erde 80 Milliarden Kilowatt ab. Das ist ein Vielfaches mehr, als alle Kraftwerke der Welt produzieren.

Stellen Sie sich vor, welche Vorteile die Nutzung der Sonnenenergie für die Menschheit bringen wird:

. Unendlichkeit in der Zeit. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Sonne mehrere Milliarden Jahre lang nicht erlöschen wird. Und das bedeutet, dass es genug für unser Leben und für unsere entfernten Nachkommen geben wird.

. Erdkunde. Es gibt keinen Ort auf unserem Planeten, an dem die Sonne nicht scheint. Irgendwo ist es heller, irgendwo ist es schwächer, aber die Sonne ist überall. Das bedeutet, dass es nicht nötig sein wird, die Erde in ein endloses Kabelnetz zu hüllen und zu versuchen, Elektrizität in entlegene Winkel des Planeten zu liefern.

. Menge. Es gibt genug Solarenergie für alle. Selbst wenn jemand anfängt, solche Energie für die zukünftige Verwendung unermesslich zu speichern, wird das nichts ändern. Genug, um die Batterien aufzuladen und am Strand ein Sonnenbad zu nehmen.

. Wirtschaftlicher Vorteil. Sie müssen kein Geld mehr für den Kauf von Brennholz, Kohle oder Benzin ausgeben. Das freie Sonnenlicht wird für den Betrieb der Wasserversorgung und des Autos, der Klimaanlage und des Fernsehers, des Kühlschranks und des Computers verantwortlich sein.

. Umweltfreundlich. Die völlige Abholzung der Wälder wird der Vergangenheit angehören, es wird nicht mehr nötig sein, Öfen zu heizen, neue Kraftwerke „Tschernobyl“ und „Fukushima“ zu bauen, Heizöl und Öl zu verbrennen. Warum sollte man sich so viel Mühe geben, die Natur zu zerstören, wenn es doch eine wunderbare und unerschöpfliche Energiequelle am Himmel gibt – die Sonne?

Zum Glück sind das keine Träume. Wissenschaftler schätzen, dass bis 2020 15 % des Stroms in Europa durch Sonnenlicht erzeugt werden. Und das ist erst der Anfang.

Wo wird Solarenergie genutzt?

. Sonnenkollektoren. Auf dem Dach eines Hauses installierte Batterien überraschen niemanden mehr. Indem sie die Energie der Sonne absorbieren, wandeln sie diese in Strom um. In Kalifornien beispielsweise erfordert jedes neue Hausprojekt den Einsatz eines Solarpanels. Und in Holland wird die Stadt Herhugoward „Stadt der Sonne“ genannt, weil hier alle Häuser mit Sonnenkollektoren ausgestattet sind.

. Transport.

Schon jetzt versorgen sich alle Raumschiffe im autonomen Flug mit Strom aus Sonnenenergie.

Solarbetriebene Autos. Das erste Modell eines solchen Autos wurde bereits 1955 vorgestellt. Und bereits 2006 startete das französische Unternehmen Venturi die Serienproduktion von „Solar“-Autos. Seine Eigenschaften sind noch bescheiden: nur 110 Kilometer autonome Fahrt und eine Geschwindigkeit von nicht mehr als 120 km/h. Aber fast alle Weltmarktführer der Automobilindustrie entwickeln ihre eigenen Versionen umweltfreundlicher Autos.

. Solarkraftwerke.

. Gadgets. Für viele Geräte, die mit der Sonne betrieben werden, gibt es bereits Ladegeräte.

Arten der Solarenergie (Solarkraftwerke)

Derzeit wurden verschiedene Arten von Solarkraftwerken (SPP) entwickelt:

. Turm. Das Funktionsprinzip ist einfach. Ein riesiger Spiegel (Heliostat) dreht sich der Sonne nach und lenkt die Sonnenstrahlen auf einen mit Wasser gefüllten Kühlkörper. Dann passiert alles wie in einem herkömmlichen Wärmekraftwerk: Wasser kocht und verwandelt sich in Dampf. Der Dampf dreht eine Turbine, die einen Generator antreibt. Letzterer erzeugt Strom.

. Scheibenförmig. Das Funktionsprinzip ist ähnlich wie bei Turmmodellen. Der Unterschied liegt im Design selbst. Erstens wird nicht ein Spiegel verwendet, sondern mehrere runde, die wie riesige Teller aussehen. Die Spiegel sind radial um den Empfänger herum angebracht.

Jede Platte SES kann mehrere ähnliche Module gleichzeitig haben.

. Photovoltaik(mit Fotobatterien).

. SES mit parabolischem zylindrischen Konzentrator. Ein riesiger Spiegel in Form eines Zylinders, in dem im Brennpunkt der Parabel ein Rohr mit Kühlmittel (meistens wird Öl verwendet) installiert ist. Das Öl erwärmt sich auf die gewünschte Temperatur und gibt die Wärme an das Wasser ab.

. Solar-Vakuum. Das Grundstück ist mit einem Glasdach bedeckt. Die darunter liegende Luft und der Boden erwärmen sich stärker. Eine spezielle Turbine treibt warme Luft zu einem Empfangsturm, in dessen Nähe ein elektrischer Generator installiert ist. Aufgrund von Temperaturunterschieden entsteht Strom.

Nutzung von Windenergie

Eine weitere Art alternativer und erneuerbarer Energiequelle ist Wind. Je stärker der Wind ist, desto mehr kinetische Energie erzeugt er. Und kinetische Energie kann jederzeit in mechanische oder elektrische Energie umgewandelt werden.

Durch Wind erzeugte mechanische Energie wird seit langem genutzt. Zum Beispiel beim Mahlen von Getreide (berühmte Windmühlen) oder beim Pumpen von Wasser.

Windenergie wird auch genutzt:

In Windkraftanlagen, die Strom erzeugen. Die Rotorblätter laden die Batterie auf, von der aus die Wandler mit Strom versorgt werden. Hier wird der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt.

Transport. Es gibt bereits ein Auto, das mit Windenergie betrieben wird. Eine spezielle Windanlage (Drachen) ermöglicht die Bewegung von Wasserfahrzeugen.

Arten der Windenergie (Windkraftanlagen)

. Boden- der häufigste Typ. Solche Windparks werden auf Hügeln oder Hügeln installiert.

. Off-Shore. Sie werden in flachem Wasser in beträchtlicher Entfernung von der Küste gebaut. Die Stromversorgung an Land erfolgt über Unterseekabel.

. Küsten- in einiger Entfernung vom Meer oder Ozean installiert. Küstenwindparks nutzen die Kraft der Brise.

. Schwebend. Die erste schwimmende Windkraftanlage wurde 2008 vor der Küste Italiens installiert. Generatoren werden auf speziellen Plattformen installiert.

. Aufstrebende Windparks in der Höhe auf speziellen Kissen aus nicht brennbaren Materialien platziert und mit Helium gefüllt. Die Stromversorgung zum Boden erfolgt über Seile.

Perspektiven und Entwicklung

Die ernsthaftesten langfristigen Pläne für die Nutzung der Solarenergie hat China, das bis 2020 in diesem Bereich weltweit führend werden will. Die EWG-Länder entwickeln ein Konzept, das es ermöglicht, bis zu 20 % des Stroms aus alternativen Quellen zu beziehen. Das US-Energieministerium geht von einem niedrigeren Wert aus – bis 2035 auf bis zu 14 %. Auch in Russland gibt es SES. Einer der leistungsstärksten ist in Kislowodsk installiert.

Zur Nutzung der Windenergie finden Sie hier einige Zahlen. Die European Wind Energy Association hat Daten veröffentlicht, aus denen hervorgeht, dass Windkraftanlagen viele Länder auf der ganzen Welt mit Strom versorgen. So werden in Dänemark 20 % des verbrauchten Stroms durch solche Anlagen gewonnen, in Portugal und Spanien 11 %, in Irland 9 %, in Deutschland 7 %.

Derzeit sind Windparks in mehr als 50 Ländern weltweit installiert und ihre Kapazität wächst von Jahr zu Jahr.