Մենք ապրում ենք ապագայի աշխարհում, թեև դա նկատելի չէ բոլոր տարածաշրջաններում։ Ամեն դեպքում, առաջադեմ շրջանակներում այսօր լրջորեն քննարկվում է էներգիայի նոր աղբյուրների մշակման հնարավորությունը։ Ամենահեռանկարային ոլորտներից մեկը արևային էներգիան է:

Այս պահին Երկրի վրա էլեկտրաէներգիայի մոտ 1%-ը ստացվում է արեգակնային ճառագայթման մշակումից։ Ուրեմն ինչո՞ւ մենք դեռ չենք հրաժարվել այլ «վնասակար» մեթոդներից և ընդհանրապես հրաժարվելո՞ւ ենք։ Առաջարկում ենք կարդալ մեր հոդվածը և փորձել ինքներդ պատասխանել այս հարցին։

Ինչպես է արեգակնային էներգիան վերածվում էլեկտրականության

Սկսենք ամենակարևորից՝ ինչպես են արևի ճառագայթները վերամշակվում էլեկտրականության:

Գործընթացը ինքնին կոչվում է «Արևային սերունդ» . Այն ապահովելու ամենաարդյունավետ ուղիները հետևյալն են.

• ֆոտոգալվանային;
• արևային ջերմային էներգիա;
• արևային փուչիկների էլեկտրակայաններ.

Դիտարկենք դրանցից յուրաքանչյուրը:

ֆոտոգալվանային

Այս դեպքում էլեկտրական հոսանքը հայտնվում է շնորհիվ ֆոտոգալվանային էֆեկտ. Սկզբունքը սա է՝ արևի լույսը հարվածում է ֆոտոբջիջին, էլեկտրոնները կլանում են ֆոտոնների էներգիան (լույսի մասնիկներ) և շարժվում։ Արդյունքում ստանում ենք էլեկտրական լարում։

Հենց այս գործընթացն է տեղի ունենում արևային մարտկոցներում, որոնք հիմնված են արևի ճառագայթումը էլեկտրականության վերածող տարրերի վրա:

Ֆոտովոլտային վահանակների բուն դիզայնը բավականին ճկուն է և կարող է ունենալ տարբեր չափսեր։ Հետեւաբար, դրանք շատ գործնական են օգտագործելու համար: Բացի այդ, վահանակներն ունեն բարձր կատարողական հատկություններ՝ դիմացկուն են տեղումների և ջերմաստիճանի ծայրահեղություններին:

Եվ ահա թե ինչպես է այն կարգավորվում առանձին արևային վահանակի մոդուլ:

Դուք կարող եք կարդալ արևային մարտկոցների՝ որպես լիցքավորիչների, էներգիայի աղբյուրներ մասնավոր տների, քաղաքների ազնվացման և բժշկական նպատակների օգտագործման մասին այստեղ։

Ժամանակակից արևային մարտկոցներ և էլեկտրակայաններ

Վերջին օրինակները ներառում են ընկերության արևային մարտկոցները SistineSolar. Նրանք կարող են լինել ցանկացած երանգի և հյուսվածքի, ի տարբերություն ավանդական մուգ կապույտ վահանակների: Իսկ դա նշանակում է, որ նրանք կարող են «զարդարել» տան տանիքը, ինչպես ցանկանում եք։

Մեկ այլ լուծում առաջարկվել է Tesla-ի մշակողների կողմից։ Նրանք վաճառքի են հանել ոչ միայն պանելներ, այլ լիարժեք տանիքի նյութ, որը մշակում է արևային էներգիան։ պարունակում է ներկառուցված արևային մոդուլներ և կարող է ունենալ նաև դիզայնի լայն տեսականի: Միևնույն ժամանակ, նյութն ինքնին շատ ավելի ամուր է, քան սովորական տանիքի սալիկները, արևային տանիքը նույնիսկ անսահման երաշխիք ունի:

Որպես լիարժեք արևային էլեկտրակայանի օրինակ կարող ենք բերել Եվրոպայում վերջերս կառուցված կայանը՝ երկկողմանի վահանակներով։ Վերջիններս հավաքում են ինչպես արեգակնային ուղիղ ճառագայթում, այնպես էլ ռեֆլեկտիվ։ Սա թույլ է տալիս բարձրացնել արեգակնային արտադրության արդյունավետությունը 30%-ով: Այս կայանը տարեկան պետք է արտադրի մոտ 400 ՄՎտժ։

Հետաքրքրությունը նույնպես Չինաստանի ամենամեծ լողացող արևային էլեկտրակայանը. Դրա հզորությունը 40 ՄՎտ է։ Նման լուծումներն ունեն 3 կարևոր առավելություն.

• Չինաստանի համար կարևոր հողատարածքներ գրավելու կարիք չկա.
• ջրամբարներում ջրի գոլորշիացումը նվազում է.
• ֆոտոբջիջներն իրենք ավելի քիչ են տաքանում և ավելի արդյունավետ են աշխատում:

Ի դեպ, այս լողացող արեւային էլեկտրակայանը կառուցվել է քարածխի արդյունահանման լքված ձեռնարկության տեղում։

Ֆոտովոլտային էֆեկտի վրա հիմնված տեխնոլոգիան այսօր ամենահեռանկարայինն է, և ըստ մասնագետների՝ արևային մարտկոցները առաջիկա 30-40 տարում կկարողանան արտադրել էլեկտրաէներգիայի համաշխարհային պահանջարկի մոտ 20%-ը։

արևային ջերմային էներգիա

Այստեղ մոտեցումը մի փոքր այլ է, քանի որ. արեգակնային ճառագայթումն օգտագործվում է անոթը հեղուկով տաքացնելու համար։ Սա այն վերածում է գոլորշու, որը վերածում է տուրբինի, որի արդյունքում արտադրվում է էլեկտրաէներգիա:

ՋԷԿ-երը գործում են նույն սկզբունքով, միայն հեղուկը տաքացվում է ածուխ այրելով։

Այս տեխնոլոգիայի կիրառման ամենաակնառու օրինակն է կայարան Ivanpa SolarՄոխավե անապատում: Այն աշխարհի ամենամեծ արևային արևային ջերմաէլեկտրակայանն է։

Այն գործում է 2014 թվականից և էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար վառելիք չի օգտագործում՝ միայն էկոլոգիապես մաքուր արևային էներգիա։

Ջրի կաթսան գտնվում է աշտարակների մեջ, որը կարող եք տեսնել կառույցի կենտրոնում։ Շուրջը հայելիների դաշտ է, որոնք արևի ճառագայթներն ուղղում են դեպի աշտարակի գագաթը: Միաժամանակ համակարգիչը անընդհատ պտտում է այս հայելիները՝ կախված արեգակի գտնվելու վայրից։

Արևի լույսը կենտրոնանում է աշտարակի վրա

Կենտրոնացված արեգակնային էներգիայի ազդեցությամբ աշտարակի ջուրը տաքանում է և դառնում գոլորշի։ Սա ճնշում է ստեղծում, և գոլորշին սկսում է պտտել տուրբինը, ինչի արդյունքում էլեկտրաէներգիա է արձակվում։ Այս կայանի հզորությունը 392 մեգավատ է, ինչը կարելի է համեմատել Մոսկվայի միջին ջերմաէլեկտրակայանի հետ։

Հետաքրքիր է, որ նման կայանները կարող են գործել գիշերային ժամերին: Դա հնարավոր է տաքացվող գոլորշու մի մասի պահեստում տեղադրելու և տուրբինի պտտման համար դրա աստիճանական օգտագործման շնորհիվ:

Արևային փուչիկների էլեկտրակայաններ

Այս օրիգինալ լուծումը, թեև լայն կիրառություն չունի, այնուամենայնիվ, տեղ ունի:

Տեղադրումն ինքնին բաղկացած է 4 հիմնական մասից.

• Փուչիկը գտնվում է երկնքում, որը հավաքում է արևի ճառագայթումը: Գնդակի մեջ ջուր է մտնում, որն արագ տաքանում է՝ դառնալով գոլորշի։
• Գոլորշի խողովակաշար - ճնշման տակ գտնվող գոլորշին դրա միջով իջնում ​​է դեպի տուրբին, որի հետևանքով պտտվում է:
• Տուրբին - գոլորշու հոսքի ազդեցության տակ այն պտտվում է՝ առաջացնելով էլեկտրական էներգիա։
• Կոնդենսատոր և պոմպ - տուրբինի միջով անցած գոլորշին պոմպի օգնությամբ խտանում է ջրի մեջ և բարձրանում դեպի օդապարիկ, որտեղ այն կրկին տաքացվում է մինչև գոլորշի վիճակ:

Որո՞նք են արևային էներգիայի առավելությունները

• Արևը մեզ կտա իր էներգիան ևս մի քանի միլիարդ տարի: Ընդ որում, մարդիկ դրա արդյունահանման համար փող ու միջոցներ ծախսելու կարիք չունեն։
• Արևային էներգիայի արտադրությունը լիովին էկոլոգիապես մաքուր գործընթաց է, որը բնության համար վտանգ չի ներկայացնում:
• գործընթացի ինքնավարություն. Արևի լույսի հավաքումը և էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը տեղի է ունենում մարդու նվազագույն միջամտությամբ: Միակ բանը, որ պետք է անել, աշխատանքային մակերեսները կամ հայելիները մաքուր պահելն է։
• Ավարտված արևային մարտկոցները կարող են վերամշակվել և նորից օգտագործվել արտադրության մեջ:

Արեգակնային էներգիայի զարգացման հիմնախնդիրները

Չնայած գիշերային ժամերին արևային էլեկտրակայանների աշխատանքը պահպանելու գաղափարների իրականացմանը, ոչ ոք զերծ չէ բնության քմահաճույքներից։ Մի քանի օր շարունակ ամպամած երկինքը զգալիորեն նվազեցնում է էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը, և իրականում բնակչությանն ու ձեռնարկություններին դրա անխափան մատակարարման կարիքն ունի։

Արևային էլեկտրակայան կառուցելը էժան հաճույք չէ. Դա պայմանավորված է դրանց դիզայնում հազվագյուտ տարրեր օգտագործելու անհրաժեշտությամբ: Ոչ բոլոր երկրներն են պատրաստ իրենց բյուջեն ծախսել ավելի քիչ հզոր էլեկտրակայանների վրա, երբ կան գործող ՋԷԿ-եր և ատոմակայաններ։

Նման կայանքները տեղավորելու համար պահանջվում են մեծ տարածքներ և այն վայրերում, որտեղ արևային ճառագայթումը բավարար մակարդակ ունի:

Ինչպես է արևային էներգիան զարգացնում Ռուսաստանում

Ցավոք սրտի, մեզ մոտ ածուխը, գազն ու նավթը դեռ ամբողջությամբ այրվում են, և վստահաբար Ռուսաստանը կլինի վերջիններից, ով ամբողջությամբ կանցնի այլընտրանքային էներգիայի։

Մինչ օրս արևային արտադրությունը կազմում է Ռուսաստանի Դաշնության էներգետիկ հաշվեկշռի ընդամենը 0,03%-ը. Համեմատության համար նշենք, որ նույն Գերմանիայում այս ցուցանիշը 20%-ից ավելի է։ Անհատ ձեռնարկատերերը շահագրգռված չեն արևային էներգիայի մեջ ներդրումներ կատարել՝ երկար վերադարձի և ոչ այնքան բարձր եկամտաբերության պատճառով, քանի որ մեր գազը շատ ավելի էժան է։

Տնտեսապես զարգացած Մոսկվայի և Լենինգրադի մարզերում արևային ակտիվությունը ցածր մակարդակի վրա է։ Այնտեղ արևային էլեկտրակայանների կառուցումն ուղղակի անիրագործելի է։ Բայց հարավային շրջանները բավականին հեռանկարային են։

Այսօր էներգիայի սպառման խնդիրը բավականին սուր է. մոլորակի ռեսուրսներն անվերջ չեն, և իր գոյության ընթացքում մարդկությունը բավականին ավերել է այն, ինչ տվել է բնությունը: Այս պահին ակտիվորեն արդյունահանվում է ածուխ և նավթ, որոնց պաշարները օրեցօր փոքրանում են։ թույլ տվեց մարդկությանը անհավանական քայլ կատարել դեպի ապագա և օգտագործել ատոմային էներգիան՝ այս բարիքի հետ մեկտեղ բերելով հսկայական վտանգ ողջ շրջակա միջավայրի համար:

Բնապահպանական խնդիրը ոչ պակաս սուր է. ռեսուրսների ակտիվ արդյունահանումը և դրանց հետագա օգտագործումը բացասաբար է անդրադառնում մոլորակի վիճակի վրա՝ փոխելով ոչ միայն հողերի բնույթը, այլև նույնիսկ կլիմայական պայմանները:

Այդ իսկ պատճառով միշտ հատուկ ուշադրություն է դարձվել էներգիայի բնական աղբյուրներին, ինչպիսիք են, օրինակ, ջուրը կամ քամին։ Վերջապես, այսքան տարիների ակտիվ հետազոտություններից և զարգացումից հետո մարդկությունը «մեծացել է» մինչև Երկրի վրա արևային էներգիայի օգտագործումը: Նրա մասին է, որ կքննարկվի հետագա։

Ինչն է այսքան գրավիչ

Նախքան կոնկրետ օրինակներին անցնելը, եկեք պարզենք, թե ինչու են ամբողջ աշխարհի հետազոտողները այդքան հետաքրքրված էներգիայի այս տեսակի արտադրությամբ: Նրա հիմնական ակտիվը կարելի է անվանել անսպառություն։ Չնայած բազմաթիվ վարկածներին, հավանականությունը, որ Արեգակի նման աստղը կմարի մոտ ապագայում, չափազանց փոքր է: Սա նշանակում է, որ մարդկությունը հնարավորություն ունի ստանալ մաքուր էներգիա միանգամայն բնական ճանապարհով։

Երկրի վրա արեգակնային էներգիայի օգտագործման երկրորդ անկասկած առավելությունն այս տարբերակի էկոլոգիապես մաքուր լինելն է: Նման պայմաններում շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը կլինի զրոյական, ինչն իր հերթին ամբողջ աշխարհին ապահովում է շատ ավելի պայծառ ապագա, քան այն, որը բացվում է ստորգետնյա սահմանափակ ռեսուրսների մշտական ​​արդյունահանմամբ:

Ի վերջո, պետք է հատուկ ուշադրություն դարձնել այն փաստին, որ Արևը ամենաքիչ վտանգն է ներկայացնում հենց մարդու համար։

Ինչպես իսկապես

Հիմա անցնենք բուն կետին: «Արևային էներգիա» փոքր-ինչ բանաստեղծական անվանումն իրականում թաքցնում է ճառագայթման վերածումը էլեկտրականության՝ օգտագործելով հատուկ մշակված տեխնոլոգիաներ։ Այս պրոցեսն ապահովում են ֆոտոգալվանային բջիջները, որոնք մարդկությունը չափազանց ակտիվորեն օգտագործում է իր նպատակների համար և բավականին հաջող։

Արեւային ճառագայթում

Պատմականորեն այնպես է պատահել, որ «ճառագայթում» գոյականը մարդու մոտ ավելի շատ բացասական ասոցիացիաներ է առաջացնում, քան դրական՝ կապված այն տեխնածին աղետների հետ, որոնք աշխարհը կարողացավ գոյատևել իր կյանքի ընթացքում: Այնուամենայնիվ, Երկրի վրա Արեգակի էներգիան օգտագործելու տեխնոլոգիան նախատեսում է աշխատել դրա հետ։

Իրականում ճառագայթման այս տեսակը էլեկտրամագնիսական ճառագայթումն է, որի տիրույթը գտնվում է 2,8-ից 3,0 մկմ միջակայքում:

Մարդկության կողմից այդքան հաջող օգտագործվող արեգակնային սպեկտրը իրականում բաղկացած է երեք տեսակի ալիքներից՝ ուլտրամանուշակագույն (մոտ 2%), մոտ 49%-ը լուսային ալիքներ են, և, վերջապես, նույն քանակությունը ընկնում է Արեգակնային էներգիայի վրա, ունի փոքր թվով այլ բաղադրիչներ, բայց նրանց դերն այնքան աննշան է, որ առանձնահատուկ ազդեցություն չեն ունենում Երկրի կյանքի վրա։

Արեգակնային էներգիայի քանակությունը, որը հարվածում է երկրին

Այժմ, երբ որոշվել է մարդկության օգտին օգտագործվող սպեկտրի կազմը, պետք է նշել այս ռեսուրսի ևս մեկ կարևոր հատկանիշ: Երկրի վրա արևային էներգիայի օգտագործումը շատ խոստումնալից է թվում նաև այն պատճառով, որ այն հասանելի է բավականին մեծ քանակությամբ՝ վերամշակման գրեթե նվազագույն ծախսերով: Աստղի արտանետվող էներգիայի ընդհանուր քանակը չափազանց մեծ է, սակայն մոտ 47%-ը հասնում է Երկրի մակերեսին, որը հավասար է յոթ հարյուր կվադրիլիոն կվտ/ժամի։ Համեմատության համար նշում ենք, որ միայն մեկ կիլովատ/ժամը կարող է ապահովել հարյուր վտ հզորությամբ լամպի տասը տարվա աշխատանքը։

Արեգակի ճառագայթման ուժը և էներգիայի օգտագործումը Երկրի վրա, իհարկե, կախված է մի շարք գործոններից՝ կլիմայական պայմաններից, մակերեսի վրա ճառագայթների անկման անկյունից, սեզոնից և աշխարհագրական դիրքից։

Երբ և որքան

Հեշտ է կռահել, որ Երկրի մակերևույթի վրա ընկնող արևային էներգիայի օրական քանակությունը անընդհատ փոխվում է, քանի որ դա ուղղակիորեն կախված է մոլորակի դիրքից Արևի նկատմամբ և հենց աստղի շարժումից: Վաղուց հայտնի է, որ կեսօրին ճառագայթումը առավելագույնն է, մինչդեռ առավոտյան և երեկոյան մակերեսին հասնող ճառագայթների թիվը շատ ավելի քիչ է։

Վստահաբար կարող ենք ասել, որ արևային էներգիայի օգտագործումը առավել արդյունավետ կլինի հասարակածային գոտուն հնարավորինս մոտ գտնվող շրջաններում, քանի որ այնտեղ ամենաբարձր և ամենացածր ցուցանիշների միջև տարբերությունը նվազագույն է, ինչը ցույց է տալիս հասնող ճառագայթման առավելագույն քանակը: մոլորակի մակերեսը. Օրինակ, անապատային աֆրիկյան շրջաններում տարեկան ճառագայթման քանակը հասնում է միջինը 2200 կվտ/ժ-ի, մինչդեռ Կանադայում կամ, օրինակ, Կենտրոնական Եվրոպայում այդ ցուցանիշները չեն գերազանցում 1000 կվտ/ժ-ը։

Արեգակնային էներգիան պատմության մեջ

Եթե ​​հնարավորինս լայն մտածեք, մեր մոլորակը տաքացնող մեծ լուսատուին «ընտելացնելու» փորձերը սկսվել են հին ժամանակներում՝ հեթանոսության ժամանակ, երբ յուրաքանչյուր տարր մարմնավորված էր առանձին աստվածությամբ: Սակայն, իհարկե, այն ժամանակ արևային էներգիայի օգտագործումը բացառվում էր՝ աշխարհում տիրում էր կախարդանք։

Երկրի վրա Արեգակի էներգիան օգտագործելու թեման սկսեց ակտիվորեն արծարծվել միայն 14-րդ դարի վերջին - 20-րդ դարի սկզբին։ Գիտության մեջ իսկական առաջընթաց կատարեց 1839 թվականին Ալեքսանդր Էդմոնդ Բեկերելը, ով կարողացավ դառնալ ֆոտոգալվանային էֆեկտի հայտնաբերողը։ Այս թեմայի ուսումնասիրությունը զգալիորեն ավելացել է, և 44 տարի անց Չարլզ Ֆրիտսը կարողացել է նախագծել պատմության մեջ առաջին մոդուլը, որը հիմնված է եղել ոսկեպատ սելենի վրա։ Արեգակի էներգիայի նման օգտագործումը Երկրի վրա տվել է արձակված էլեկտրաէներգիայի փոքր քանակություն. արտադրման ընդհանուր քանակն այն ժամանակ կազմել է ոչ ավելի, քան 1%: Այնուամենայնիվ, ողջ մարդկության համար սա իսկական բեկում էր՝ բացելով գիտության նոր հորիզոններ, որոնց մասին նախկինում անգամ չէին էլ երազել։

Ինքը՝ Ալբերտ Էյնշտեյնը, մեծ ներդրում է ունեցել արևային էներգիայի զարգացման գործում։ Ժամանակակից աշխարհում գիտնականի անունը ավելի հաճախ կապվում է նրա հարաբերականության հայտնի տեսության հետ, բայց իրականում նա Նոբելյան մրցանակի է արժանացել հենց ուսումնասիրության համար.

Մինչ օրս Երկրի վրա արևային էներգիայի օգտագործման տեխնոլոգիան կամ արագ վերելքներ է ապրում, կամ ոչ պակաս արագ անկումներ, բայց գիտելիքի այս ճյուղը մշտապես թարմացվում է նոր փաստերով, և մենք կարող ենք հուսալ, որ տեսանելի ապագայում դուռը բացվում է բոլորովին նորի համար: աշխարհը կբացվի մեր առջև.

Բնությունը մեր դեմ է

Մենք արդեն խոսել ենք Երկրի վրա Արեգակի էներգիան օգտագործելու առավելությունների մասին։ Այժմ ուշադրություն դարձնենք այս մեթոդի թերություններին, որոնք, ցավոք, պակաս չեն։

Աշխարհագրական դիրքից, կլիմայական պայմաններից և Արեգակի տեղաշարժից անմիջական կախվածության պատճառով արևային էներգիայի արտադրությունը բավարար քանակությամբ պահանջում է հսկայական տարածքային ծախսեր։ Եզրակացությունն այն է, որ որքան մեծ է արևային ճառագայթման սպառման և մշակման տարածքը, այնքան ավելի մեծ էկոլոգիապես մաքուր էներգիայի քանակը մենք կստանանք ելքի վրա: Նման հսկայական համակարգերի տեղադրումը պահանջում է մեծ քանակությամբ ազատ տարածություն, ինչը որոշակի դժվարություններ է առաջացնում:

Երկրի վրա Արեգակի էներգիայի օգտագործման հետ կապված մեկ այլ խնդիր ուղղակիորեն կախված է օրվա ժամից, քանի որ գիշերային սերունդը կլինի զրոյական, իսկ առավոտյան և երեկոյան ծայրահեղ աննշան:

Լրացուցիչ ռիսկի գործոնն ինքնին եղանակն է. պայմանների հանկարծակի փոփոխությունները կարող են չափազանց բացասական ազդեցություն ունենալ այս տեսակի համակարգի աշխատանքի վրա, քանի որ դրանք դժվարություններ են առաջացնում պահանջվող հզորությունը կարգաբերելու համար: Ինչ-որ առումով սպառման և արտադրության ծավալների կտրուկ փոփոխությամբ իրավիճակները կարող են վտանգավոր լինել։

Մաքուր, բայց թանկ

Երկրի վրա արեգակնային էներգիայի օգտագործումն այս պահին դժվար է՝ դրա բարձր արժեքի պատճառով։ Հիմնական գործընթացների իրականացման համար անհրաժեշտ ֆոտոխցիկները բավականին բարձր արժեք ունեն։ Իհարկե, այս տեսակի ռեսուրսի օգտագործման դրական կողմերը ստիպում են այն վճարել, բայց տնտեսական տեսանկյունից կանխիկ ծախսերի ամբողջական մարման մասին այս պահին խոսելու կարիք չկա։

Սակայն, ինչպես ցույց է տալիս միտումը, արեւային մարտկոցների գինը աստիճանաբար նվազում է, որպեսզի ժամանակի ընթացքում այս խնդիրը լիովին լուծվի։

Գործընթացի անհարմարությունը

Արեգակի օգտագործումը որպես էներգիայի աղբյուր նույնպես դժվար է, քանի որ ռեսուրսների վերամշակման այս մեթոդը բավականին աշխատատար և անհարմար է: Ճառագայթման սպառումն ու մշակումն ուղղակիորեն կախված է թիթեղների մաքրությունից, ինչը բավականին խնդրահարույց է ապահովել։ Բացի այդ, տարրերի ջեռուցումը նույնպես չափազանց բացասաբար է ազդում գործընթացի վրա, ինչը հնարավոր է կանխել միայն ամենահզոր հովացման համակարգերի օգտագործմամբ, որոնք պահանջում են լրացուցիչ նյութական ծախսեր և զգալի:

Բացի այդ, արևային կոլեկտորներում օգտագործվող թիթեղները, 30 տարվա ակտիվ աշխատանքից հետո, աստիճանաբար դառնում են անօգտագործելի, իսկ ֆոտոէլեմենտների ինքնարժեքն ավելի վաղ նշվել է։

բնապահպանական խնդիր

Ավելի վաղ ասվում էր, որ նման ռեսուրսի օգտագործումը կարող է ապագայում փրկել մարդկությանը շրջակա միջավայրի հետ կապված բավականին լուրջ խնդիրներից։ Ռեսուրսների աղբյուրը և վերջնական արտադրանքը հնարավորինս էկոլոգիապես մաքուր են:

Այնուամենայնիվ, արևային էներգիայի օգտագործումը, արևային կոլեկտորների աշխատանքի սկզբունքն է օգտագործել ֆոտոբջիջներով հատուկ թիթեղներ, որոնց պատրաստման համար պահանջվում են շատ թունավոր նյութեր՝ կապար, մկնդեղ կամ կալիում: Դրանց օգտագործումն ինքնին չի վնասում շրջակա միջավայրին, սակայն, հաշվի առնելով դրանց շահագործման սահմանափակ ժամկետը, ժամանակի ընթացքում ափսեների հեռացումը կարող է լուրջ խնդիր դառնալ։

Շրջակա միջավայրի վրա բացասական ազդեցությունը սահմանափակելու համար արտադրողներն աստիճանաբար անցնում են բարակ թաղանթով սալերի, որոնք ունեն ավելի ցածր արժեք և ավելի քիչ վնասակար ազդեցություն շրջակա միջավայրի վրա:

Ճառագայթումը էներգիայի վերածելու ուղիները

Մարդկության ապագայի մասին ֆիլմերն ու գրքերը գրեթե միշտ մեզ տալիս են այս գործընթացի մոտավորապես նույն պատկերը, որն, ըստ էության, կարող է էապես տարբերվել իրականությունից։ Փոխակերպելու մի քանի եղանակ կա.

Ամենատարածվածը կարելի է անվանել ֆոտոբջիջների նախկինում նկարագրված ներգրավվածությունը:

Որպես այլընտրանք՝ մարդկությունն ակտիվորեն օգտագործում է արևային ջերմային էներգիան՝ հիմնված հատուկ մակերեսների տաքացման վրա, ինչը թույլ է տալիս ձեռք բերված ջերմաստիճանի ճիշտ ուղղության դեպքում տաքացնել ջուրը։ Եթե ​​հնարավորինս պարզեցնենք այս գործընթացը, այն կարելի է համեմատել մասնավոր հատվածի տներում ամառային ցնցուղի համար օգտագործվող տանկերի հետ:

Էներգիա առաջացնելու համար ճառագայթումն օգտագործելու մեկ այլ միջոց է «արևային առագաստը», որը կարող է գործել միայն նման համակարգում, որը ճառագայթումը վերածում է.

Գիշերը գեներացիայի բացակայության խնդիրը մասամբ լուծում են արևային փուչիկներով էլեկտրակայանները, որոնց աշխատանքը շարունակվում է արձակված էներգիայի կուտակման և հովացման գործընթացի տեւողության շնորհիվ։

Մենք և արևային էներգիան

Երկրի վրա արևի և քամու էներգիայի պաշարները բավականին ակտիվ են օգտագործվում, թեև մենք հաճախ դա չենք նկատում։ Ավելի վաղ արդեն խոսվել էր բացօթյա ցնցուղի մեջ ջրի ժողովրդական տաքացման մասին։ Փաստորեն, ամենից հաճախ արևային էներգիան օգտագործվում է այդ նպատակների համար: Այնուամենայնիվ, կան բազմաթիվ այլ օրինակներ. գրեթե յուրաքանչյուր լուսավորության խանութում կարելի է գտնել պահեստային լամպեր, որոնք կարող են աշխատել առանց էլեկտրականության նույնիսկ գիշերը՝ օրվա ընթացքում կուտակված էներգիայի շնորհիվ:

Ֆոտոբջիջների վրա հիմնված կայանքները ակտիվորեն օգտագործվում են բոլոր տեսակի պոմպակայաններում և օդափոխման համակարգերում:

Երեկ Այսօր Վաղը

Մարդկության համար կարևորագույն ռեսուրսներից մեկը արևային էներգիան է, և դրա օգտագործման հեռանկարները չափազանց մեծ են։ Այս ոլորտը ակտիվորեն ֆինանսավորվում, ընդլայնվում և բարելավվում է: Այժմ արևային էներգիան առավել զարգացած է Միացյալ Նահանգներում, որտեղ որոշ շրջաններ այն օգտագործում են որպես էներգիայի լիարժեք այլընտրանքային աղբյուր: Նաև այս տիպի էլեկտրակայանները գործում են այլ երկրներում, մինչդեռ նրանք վաղուց են գնացել էլեկտրաէներգիայի այս տեսակի արտադրության, ինչը շուտով կարող է լուծել շրջակա միջավայրի աղտոտման խնդիրը։

Մարդիկ այլևս չեն պատկերացնում կյանքն առանց էլեկտրաէներգիայի, և տարեցտարի էներգիայի կարիքն ավելի ու ավելի է մեծանում, մինչդեռ էներգետիկ ռեսուրսների պաշարները, ինչպիսիք են նավթը, գազը, ածուխը, արագորեն նվազում են: Մարդկությունն այլ տարբերակ չունի, քան էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրների օգտագործումը։ Էլեկտրաէներգիա արտադրելու եղանակներից մեկը արեգակնային էներգիայի փոխակերպումն է ֆոտովոլտային բջիջների միջոցով: Մարդիկ սովորել են, որ հնարավոր է օգտագործել արևի էներգիան համեմատաբար վաղուց, բայց սկսել են ակտիվորեն զարգացնել այն միայն վերջին 20 տարում։ Վերջին տարիներին շարունակական հետազոտությունների, նորագույն նյութերի կիրառման և դիզայներական կրեատիվ լուծումների շնորհիվ հնարավոր է դարձել էապես բարձրացնել արևային մարտկոցների արդյունավետությունը։ Շատերը կարծում են, որ ապագայում մարդկությունը կկարողանա հրաժարվել էլեկտրաէներգիա արտադրելու ավանդական մեթոդներից՝ հօգուտ արևային էներգիայի և ստանալ այն արևային էլեկտրակայանների միջոցով։

արեւային էներգիա

Արևային էներգիան ոչ ավանդական եղանակով էլեկտրաէներգիայի արտադրության աղբյուրներից է, հետևաբար այն պատկանում է էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրներին։ Արևային էներգիան օգտագործում է արևի ճառագայթումը և այն վերածում էլեկտրականության կամ էներգիայի այլ ձևերի: Արեգակնային էներգիան ոչ միայն էկոլոգիապես մաքուր էներգիայի աղբյուր է, քանի որ Արեգակնային էներգիայի փոխակերպման ընթացքում ոչ մի վնասակար կողմնակի արտադրանք չի արտազատվում, սակայն արևի էներգիան դեռևս այլընտրանքային էներգիայի ինքնավերականգնվող աղբյուր է:

Ինչպես է աշխատում արևային էներգիան

Տեսականորեն դժվար չէ հաշվարկել, թե որքան էներգիա կարելի է ստանալ արեգակնային էներգիայի հոսքից, վաղուց հայտնի է, որ Արևից Երկիր տարածությունն անցնելով և 90 անկյան տակ ընկնելով 1 մ² մակերեսի վրա: °, արևային հոսքը մթնոլորտի մուտքի մոտ կրում է էներգիայի լիցք, որը հավասար է 1367 Վտ / մ², սա այսպես կոչված արևային հաստատուն է: Սա իդեալական տարբերակ է իդեալական պայմաններում, որին, ինչպես գիտենք, գրեթե անհնար է հասնել։ Այսպիսով, մթնոլորտի միջով անցնելուց հետո առավելագույն հոսքը, որը կարելի է ձեռք բերել հասարակածում, կլինի 1020 Վտ/մ², սակայն միջին օրական արժեքը, որը մենք կարող ենք ստանալ, 3 անգամ ավելի քիչ կլինի՝ օրվա և գիշերվա փոփոխության և փոփոխության պատճառով։ արեգակնային հոսքի անկման անկյունում։ Իսկ բարեխառն լայնություններում ցերեկվա և գիշերվա փոփոխությանը գումարվում է եղանակների փոփոխությունը և դրա հետ մեկտեղ ցերեկային ժամերի տեւողությունը, հետեւաբար բարեխառն լայնություններում ստացվող էներգիայի քանակը կկրճատվի եւս 2 անգամ։

Արեգակնային էներգիայի մշակում և բաշխում

Ինչպես բոլորս գիտենք, վերջին մի քանի տարիներին արևային էներգիայի զարգացումը տարեցտարի մեծ թափ է հավաքում, բայց եկեք փորձենք հետևել զարգացման դինամիկային: Դեռևս 1985 թվականին աշխարհի արևային էներգիան կազմում էր ընդամենը 0,021 ԳՎտ: 2005 թվականին դրանք արդեն 1656 ԳՎտ էին։ 2005 թվականը համարվում է շրջադարձային արևային էներգիայի զարգացման մեջ, հենց այս տարվանից մարդիկ սկսեցին ակտիվորեն հետաքրքրվել արևային էներգիայով աշխատող էլեկտրական համակարգերի ուսումնասիրությամբ և մշակմամբ: Ավելին, դինամիկան կասկած չի թողնում (2008-15,5 ԳՎտ, 2009-22,8 ԳՎտ, 2010-40 ԳՎտ, 2011-70 ԳՎտ, 2012-108 ԳՎտ, 2013-150 ԳՎտ, 2014-203 ԳՎտ): Եվրամիության երկրները և ԱՄՆ-ն արմավենի տակ են արևային էներգիայի օգտագործման հարցում, միայն ԱՄՆ-ում և Գերմանիայում արտադրական և գործառնական ոլորտներում զբաղված է ավելի քան 100 հազար մարդ։ Նաև Իտալիան, Իսպանիան և, իհարկե, Չինաստանը կարող են պարծենալ արևային էներգիայի զարգացման գործում իրենց ձեռքբերումներով, ինչը, եթե ոչ արևային մարտկոցների շահագործման առաջատարը, այսպիսով արևային մարտկոցներ արտադրողը տարեցտարի ավելացնում է արտադրության տեմպերը: տարին։

Արեգակնային էներգիայի օգտագործման առավելություններն ու թերությունները

Առավելությունները: 1) շրջակա միջավայրի բարեկեցություն - չի աղտոտում շրջակա միջավայրը. 2) մատչելիություն - արևային բջիջները կոմերցիոն հասանելի են ոչ միայն արդյունաբերական օգտագործման, այլև մասնավոր մինի արևային էլեկտրակայաններ ստեղծելու համար. 3) էներգիայի աղբյուրի անսպառությունը և ինքնավերականգնումը. 4) էլեկտրաէներգիայի արտադրության անընդհատ նվազող ինքնարժեքը.
Թերություններ: 1) եղանակային պայմանների և օրվա ժամի արդյունավետության վրա ազդեցությունը. 2) էներգիա խնայելու համար անհրաժեշտ է էներգիա կուտակել. 3) ցածր արտադրողականություն բարեխառն լայնություններում՝ սեզոնների փոփոխության պատճառով. 4) արեւային էլեկտրակայանի վերեւում օդի զգալի տաքացում. 5) ֆոտոբջիջների մակերեսը աղտոտվածությունից պարբերաբար մաքրելու անհրաժեշտությունը, և դա խնդրահարույց է ֆոտոբջիջների տեղադրմամբ զբաղեցրած հսկայական տարածքների պատճառով. 6) կարելի է խոսել նաև սարքավորումների համեմատաբար բարձր արժեքի մասին, թեև ծախսերը տարեցտարի նվազում են, բայց առայժմ կարիք չկա խոսել էժան արևային էներգիայի մասին։

Արեգակնային էներգիայի զարգացման հեռանկարները

Այսօր արևային էներգիայի զարգացման համար մեծ ապագա է կանխատեսվում, տարեցտարի կառուցվում են նոր արևային էլեկտրակայաններ, որոնք զարմացնում են իրենց մասշտաբներով և տեխնիկական լուծումներով։ Նաև, ֆոտոբջիջների արդյունավետության բարձրացմանն ուղղված գիտական ​​հետազոտությունները չեն դադարում։ Գիտնականները հաշվարկել են, որ եթե Երկիր մոլորակի հողը ծածկվի 0,07%-ով, իսկ ֆոտոգալվանային բջիջների արդյունավետությունը 10%-ով, ապա էներգիան կբավականացնի մարդկության բոլոր կարիքների ավելի քան 100%-ի համար։ Մինչ օրս արդեն օգտագործվում են 30% արդյունավետությամբ արևային մարտկոցներ։ Հետազոտության տվյալների համաձայն՝ հայտնի է, որ գիտնականների հավակնությունները խոստանում են այն հասցնել 85%-ի։

Արևային էլեկտրակայաններ

Արևային էլեկտրակայանները կառույցներ են, որոնց խնդիրն է արևային էներգիայի հոսքերը վերածել էլեկտրական էներգիայի: Արևային էլեկտրակայանների չափերը կարող են տարբեր լինել՝ սկսած մասնավոր մինի-էլեկտրակայաններից մի քանի արևային մարտկոցներով մինչև հսկայական, որոնք ընդգրկում են ավելի քան 10 կմ² տարածք:

Որոնք են արևային էլեկտրակայանները

Բավականին երկար ժամանակ է անցել առաջին արևային էլեկտրակայանների կառուցումից, որի ընթացքում իրականացվել են բազմաթիվ նախագծեր և կիրառվել են բազմաթիվ հետաքրքիր նախագծային լուծումներ։ Ընդունված է բոլոր արևային էլեկտրակայանները բաժանել մի քանի տեսակների.
1. Արևային էներգիայի աշտարակներ.
2. Արևային էլեկտրակայաններ, որտեղ արևային մարտկոցները արևային մարտկոցներ են։
3. Սպասքաձև արևային էլեկտրակայաններ.
4. Պարաբոլիկ արևային էլեկտրակայաններ.
5. Արևային-վակուումային տիպի արևային էլեկտրակայաններ.
6. Խառը տիպի արեւային էլեկտրակայաններ.

Արևային էներգիայի աշտարակներ

Էլեկտրակայանի նախագծման շատ տարածված տեսակ: Դա բարձր աշտարակի կառույց է, որի գագաթին ջրի ջրամբար է, որը ներկված է սևով, որպեսզի ավելի լավ գրավի արտացոլված արևի լույսը: Աշտարակի շուրջը շրջանագծով մեծ հայելիներ են՝ ավելի քան 2 մ² մակերեսով, դրանք բոլորը միացված են մեկ կառավարման համակարգին, որը վերահսկում է հայելիների անկյան փոփոխությունը, որպեսզի նրանք միշտ արտացոլեն արևի լույսը և ուղղեն այն ուղիղ։ դեպի աշտարակի վերևում գտնվող ջրի ջրամբարը։ Այսպիսով, արտացոլված արևի լույսը տաքացնում է ջուրը, որը ձևավորում է գոլորշի, այնուհետև այդ գոլորշին մղվում է տուրբոգեներատոր, որտեղ էլեկտրաէներգիա է առաջանում։ Տանկի ջեռուցման ջերմաստիճանը կարող է հասնել 700 °C: Աշտարակի բարձրությունը կախված է արևային էլեկտրակայանի չափերից և հզորությունից և, որպես կանոն, սկսվում է 15 մ-ից, իսկ ամենամեծի բարձրությունն այսօր 140 մ է։Արևային էլեկտրակայանի այս տեսակը շատ տարածված է և նախընտրելի։ շատ երկրների կողմից՝ 20% բարձր արդյունավետության համար։

Ֆոտոցել տիպի արևային էլեկտրակայաններ

Ֆոտովոլտային բջիջները (արևային մարտկոցներ) օգտագործվում են արեգակնային ճառագայթումը էլեկտրաէներգիայի վերածելու համար: Այս տեսակի էլեկտրակայանները մեծ տարածում են գտել փոքր բլոկներում արևային մարտկոցների օգտագործման հնարավորության շնորհիվ, ինչը թույլ է տալիս արևային մարտկոցների կիրառմամբ էլեկտրաէներգիա ապահովել ինչպես մասնավոր տներին, այնպես էլ խոշոր արդյունաբերական օբյեկտներին: Ավելին, արդյունավետությունը տարեցտարի աճում է և այսօր արդեն կան 30% արդյունավետությամբ ֆոտոբջիջներ։

Պարաբոլիկ արևային էլեկտրակայաններ

Այս տեսակի արևային էլեկտրակայանը նման է հսկայական արբանյակային ճաշատեսակների, որոնց ներսը ծածկված է հայելային թիթեղներով։ Սկզբունքը, որով տեղի է ունենում էներգիայի փոխակերպումը, նման է աշտարակային կայաններին մի փոքր տարբերությամբ, հայելիների պարաբոլիկ ձևը որոշում է, որ արևի ճառագայթները, որոնք արտացոլվում են հայելու ամբողջ մակերեսից, կենտրոնացած են կենտրոնում, որտեղ գտնվում է ընդունիչը: հեղուկով, որը տաքանում է՝ առաջացնելով գոլորշի, որն իր հերթին փոքր գեներատորների շարժիչ ուժն է։

Սկավառակ արևային էլեկտրակայաններ

Էլեկտրաէներգիայի արտադրության սկզբունքը և եղանակը նույնական են աշտարակի և պարաբոլիկ տիպի արևային էլեկտրակայաններին։ Միակ տարբերությունը դիզայնի առանձնահատկություններն են: Մի անշարժ կառույցի վրա, որը փոքր-ինչ նման է հսկա մետաղական ծառի, որի վրա կախված են կլոր հարթ հայելիներ, որոնք կենտրոնացնում են արեգակնային էներգիան ընդունիչի վրա։

Արևային վակուումային տիպի արևային էլեկտրակայաններ

Սա արևի էներգիան և ջերմաստիճանի տարբերությունն օգտագործելու շատ անսովոր միջոց է։ Էլեկտրակայանի նախագիծը բաղկացած է ապակե տանիքով շրջանաձև հողատարածքից, որի կենտրոնում աշտարակն է։ Աշտարակը ներսից խոռոչ է, նրա հիմքում կան մի քանի տուրբիններ, որոնք պտտվում են ջերմաստիճանի տարբերությունից առաջացող օդի հոսքի պատճառով։ Ապակե տանիքի միջոցով արևը տաքացնում է գետինը և շենքի ներսում օդը, և շենքը խողովակով հաղորդակցվում է արտաքին միջավայրի հետ, և քանի որ դրսի օդի ջերմաստիճանը շատ ավելի ցածր է, առաջանում է օդի հոսք, որը ջերմաստիճանի հետ մեծանում է։ տարբերությունը։ Այսպիսով, գիշերը տուրբիններն ավելի շատ էլեկտրաէներգիա են արտադրում, քան ցերեկը։

Խառը արևային էլեկտրակայաններ

Սա այն դեպքում, երբ որոշակի տիպի արևային էլեկտրակայանները օգտագործվում են որպես օժանդակ տարրեր, օրինակ՝ արևային կոլեկտորներ՝ օբյեկտներին տաք ջրով և ջերմությամբ ապահովելու համար, կամ հնարավոր է միաժամանակ օգտագործել ֆոտոբջիջների հատվածները աշտարակի տիպի էլեկտրակայանում։ .

Արևային էներգիան զարգանում է բարձր տեմպերով, մարդիկ վերջապես լրջորեն մտածում են էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրների մասին՝ կանխելու անխուսափելի մոտալուտ էներգետիկ ճգնաժամը և բնապահպանական աղետը։ Թեև արևային էներգիայի առաջատարները դեռևս Միացյալ Նահանգներն են և Եվրամիությունը, մյուս համաշխարհային տերությունները աստիճանաբար սկսում են որդեգրել և օգտագործել արևային էլեկտրակայանների արտադրության և օգտագործման փորձն ու տեխնոլոգիաները: Կասկածից վեր է, որ վաղ թե ուշ արեգակնային էներգիան դառնալու է Երկրի վրա էներգիայի հիմնական աղբյուրը։

Հին ժամանակներից մարդիկ խոսում էին Արեգակի մասին որպես հզոր և մեծ՝ իրենց կրոններում այն ​​բարձրացնելով անիմացիոն օբյեկտի: Նրանք պաշտում էին լուսատուին, գովաբանում նրան, չափում էին ժամանակը և միշտ նրան համարում երկրային օրհնությունների առաջնային աղբյուրը։

Արեգակնային էներգիայի անհրաժեշտությունը

Անցել են հազարամյակներ. Մարդկությունը թեւակոխել է իր զարգացման նոր դարաշրջան և վայելում է արագ զարգացող տեխնոլոգիական առաջընթացի պտուղները։ Սակայն մինչ օրս հենց Արևն է ջերմության և, հետևաբար, կյանքի հիմնական բնական աղբյուրը։

Ինչպե՞ս է մարդկությունն օգտագործում Արևը իր ամենօրյա գործունեության մեջ: Դիտարկենք այս հարցը ավելի մանրամասն:

Արևի «աշխատանք».

Երկնային մարմինը ծառայում է որպես էներգիայի միակ աղբյուր, որն անհրաժեշտ է բույսերի ֆոտոսինթեզի համար։ Արեգակը շարժման մեջ է դնում ջրի ցիկլը, և միայն նրա շնորհիվ մեր մոլորակի վրա կան մարդկությանը հայտնի բոլոր հանածո վառելիքները: Եվ մարդիկ նաև օգտագործում են այս պայծառ աստղի ուժը էլեկտրական և ջերմային էներգիայի իրենց կարիքները բավարարելու համար։ Առանց դրա կյանքը մոլորակի վրա պարզապես անհնար կլիներ:

Էներգիայի հիմնական աղբյուրը

Բնությունը խելամտորեն հոգ է տանում, որ մարդկությունը ստանա իր շնորհները երկնային մարմնից: Արեգակնային էներգիայի առաքումը Երկիր իրականացվում է մայրցամաքների և ջրերի մակերեսին ճառագայթային ալիքներ փոխանցելու միջոցով: Ընդ որում, ուղարկված ողջ սպեկտրից միայն.

1. Ուլտրամանուշակագույն ալիքներ. Դրանք անտեսանելի են մարդու աչքի համար և կազմում են ընդհանուր սպեկտրի մոտ 2%-ը։

2. Լույսի ալիքներ. Սա Արեգակի էներգիայի մոտ կեսն է, որը հասնում է Երկրի մակերեսին: Լույսի ալիքների շնորհիվ մարդը տեսնում է իրեն շրջապատող աշխարհի բոլոր գույները։

3. Ինֆրակարմիր ալիքներ. Նրանք կազմում են սպեկտրի մոտավորապես 49%-ը և տաքացնում են ջրի և ցամաքի մակերեսը։ Հենց այս ալիքներն են առավել պահանջված Երկրի վրա արևային էներգիայի օգտագործման հարցում։

Ինֆրակարմիր ալիքի փոխակերպման սկզբունքը

Ինչպե՞ս է ընթանում Արեգակի էներգիայի օգտագործման գործընթացը Երկրի վրա: Ինչպես ցանկացած այլ նմանատիպ գործողություն, այն իրականացվում է ուղղակի փոխակերպման սկզբունքով։ Սա պահանջում է միայն հատուկ մակերես: Երբ այն հարվածում է դրան, արևի լույսը անցնում է էներգիայի վերածվելու գործընթացով: Այս շղթայում ջերմություն ստանալու համար պետք է ներգրավված լինի կոլեկցիոներ: Այն կլանում է ինֆրակարմիր ալիքները: Ավելին, սարքում, որն օգտագործում է Արեգակի էներգիան, անշուշտ առկա են պահեստավորման սարքեր: Վերջնական արտադրանքը տաքացնելու համար կազմակերպվում են հատուկ ջերմափոխանակիչներ:

Արեգակնային էներգիայի հետապնդած նպատակը մարդկությանը այդքան անհրաժեշտ ջերմություն և լույս ստանալն է: Նոր արդյունաբերությունը երբեմն կոչվում է արևային էներգիա: Ի վերջո, Հելիոս հունարեն նշանակում է Արև:

Համալիրի շահագործում

Տեսականորեն մեզանից յուրաքանչյուրը կարող է հաշվարկել արևային տեղադրումը։ Ի վերջո, հայտնի է, որ մեր գալակտիկական համակարգի միակ աստղից Երկիր ուղևորվելով՝ լուսային ճառագայթների հոսքն իր հետ կբերի էներգիայի լիցք, որը հավասար է 1367 Վտ մեկ քառակուսի մետրի համար։ Սա այսպես կոչված արեգակնային հաստատունն է, որը գոյություն ունի մթնոլորտային շերտերի մուտքի մոտ։ Այս տարբերակը հնարավոր է միայն իդեալական պայմաններում, որոնք բնության մեջ պարզապես գոյություն չունեն։ Մթնոլորտի միջով անցնելուց հետո արեգակի ճառագայթները մեկ քառակուսի մետրի վրա հասարակած կբերեն 1020 Վտ։ Բայց ցերեկային և գիշերային ժամերի փոփոխության պատճառով մենք կարող ենք ստանալ երեք անգամ ավելի ցածր արժեք։ Ինչ վերաբերում է բարեխառն լայնություններին, ապա այստեղ փոխվում է ոչ միայն ցերեկային ժամերի տեւողությունը, այլեւ սեզոնայնությունը։ Այսպիսով, էլեկտրաէներգիայի ստացումը հասարակածից հեռու վայրերում, հաշվարկում, անհրաժեշտ կլինի կրկնակի կրճատել։

Երկնային լուսատուի ճառագայթների աշխարհագրությունը

Որտե՞ղ կարող է արևային էներգիան բավական արդյունավետ աշխատել: Այս աճող արդյունաբերության մեջ կարևոր դեր են խաղում կայանքների տեղակայման բնական պայմանները:
Արեգակնային ճառագայթման բաշխումը Երկրի մակերեսին անհավասար է։ Որոշ շրջաններում Արևի ճառագայթը երկար սպասված և հազվագյուտ հյուր է, որոշ շրջաններում այն ​​ընդունակ է ճնշող ազդեցություն ունենալ բոլոր կենդանի էակների վրա:

Արեգակնային ճառագայթման քանակությունը, որը ստանում է որոշակի տարածք, կախված է դրա գտնվելու վայրի լայնությունից: Բնական աստղի էներգիայի ամենամեծ չափաբաժինները ստանում են հասարակածի մոտ գտնվող պետությունները։ Բայց սա դեռ ամենը չէ: Արեգակնային հոսքի քանակը կախված է պարզ օրերի քանակից, որոնք փոխվում են մի կլիմայական գոտուց մյուսը տեղափոխվելիս։ Օդային հոսանքները և տարածաշրջանի այլ առանձնահատկությունները կարող են մեծացնել կամ նվազեցնել ճառագայթման աստիճանը: Արևային էներգիայի առավելությունները առավել հայտնի են.

Հյուսիսարևելյան Աֆրիկայի երկրները և մայրցամաքի որոշ հարավ-արևմտյան և կենտրոնական շրջաններ.
- Արաբական թերակղզու բնակիչներ;
- Աֆրիկայի արևելյան ափ;
- հյուսիս-արևմտյան Ավստրալիա և Ինդոնեզիայի որոշ կղզիներ.
- Հարավային Ամերիկայի արևմտյան ափ.

Ինչ վերաբերում է Ռուսաստանին, ինչպես ցույց են տալիս նրա տարածքում կատարված չափումները, Չինաստանին սահմանակից տարածքները, ինչպես նաև հյուսիսային գոտիները վայելում են արևի ճառագայթման ամենաբարձր չափաբաժինները։ Իսկ մեր երկրում որտե՞ղ է Արևը ամենաքիչը տաքացնում Երկիրը։ Սա հյուսիսարևմտյան շրջանն է, որն ընդգրկում է Սանկտ Պետերբուրգը և շրջակա տարածքները։

էլեկտրակայաններ

Դժվար է պատկերացնել մեր կյանքը առանց Երկրի վրա Արեգակի էներգիան օգտագործելու։ Ինչպե՞ս կիրառել այն: Լույսի ճառագայթները կարող են օգտագործվել էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար: Դրա կարիքը տարեցտարի աճում է, իսկ գազի, նավթի ու ածխի պաշարները արագ տեմպերով նվազում են։ Այդ իսկ պատճառով վերջին տասնամյակներում մարդիկ սկսեցին կառուցել արևային էլեկտրակայաններ։ Ի վերջո, այս կայանքները թույլ են տալիս օգտագործել էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրներ՝ զգալիորեն խնայելով բնական ռեսուրսները։

Արևային էլեկտրակայանները գործում են դրանց մակերեսում ներկառուցված ֆոտոբջիջների շնորհիվ: Ավելին, վերջին տարիներին հնարավոր է եղել էապես բարձրացնել նման համակարգերի արդյունավետությունը։ Արևային կայանքները սկսեցին արտադրվել նորագույն նյութերից և օգտագործելով ստեղծագործական ինժեներական լուծումներ: Սա մեծապես մեծացրեց նրանց ուժը:

Որոշ հետազոտողների կարծիքով, մոտ ապագայում մարդկությունը կարող է հրաժարվել էլեկտրաէներգիայի արտադրության ներկայիս ավանդական եղանակներից։ Մարդկանց կարիքները լիովին կբավարարվեն երկնային մարմնի կողմից:

Արևային էլեկտրակայանները կարող են լինել տարբեր չափերի։ Դրանցից ամենափոքրը մասնավոր են։ Այս համակարգերում տրամադրվում են միայն մի քանի արևային մարտկոցներ: Ամենամեծ և բարդ կայանքները ընդգրկում են տասը քառակուսի կիլոմետրը գերազանցող տարածքներ:

Բոլոր արևային էլեկտրակայանները բաժանված են վեց տեսակի. Նրանց մեջ:

Աշտարակ;
- ֆոտոխցիկներով տեղադրումներ;
- սպասքաձև;
- պարաբոլիկ;
- արևային վակուում;
- խառը.

Էլեկտրակայանի ամենատարածված տեսակը աշտարակն է: Սա բարձր դիզայն է: Արտաքնապես այն հիշեցնում է աշտարակ, որի վրա տեղադրված է ջրամբար։ Տարաը լցված է ջրով և ներկված սև։ Աշտարակի շուրջը հայելիներ են, որոնց մակերեսը գերազանցում է 8 քառակուսի մետրը։ Ամբողջ համակարգը միացված է մեկ կառավարման վահանակի, որի շնորհիվ հնարավոր է հայելիների անկյունն այնպես ուղղել, որ դրանք անընդհատ արտացոլեն արևի լույսը։ Բաքին ուղղված ճառագայթները տաքացնում են ջուրը: Համակարգն արտադրում է գոլորշի, որն ուղարկվում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու։

Ֆոտովոլտային էլեկտրակայաններն օգտագործում են արևային մարտկոցներ։ Այսօր նման տեղադրումները հատկապես հայտնի են դարձել: Ի վերջո, արևային մարտկոցները կարող են տեղադրվել փոքր բլոկների մեջ, ինչը թույլ է տալիս դրանք օգտագործել ոչ միայն արդյունաբերական ձեռնարկությունների, այլև մասնավոր տների համար:

Եթե ​​տեսնեք մի շարք արբանյակային ալեհավաքներ՝ հսկայական չափերով, որոնց ներսի վրա տեղադրված են հայելային թիթեղներ, ապա իմացեք, որ դրանք պարաբոլիկ էլեկտրակայաններ են, որոնք աշխատում են արեգակնային ճառագայթման վրա։ Նրանց շահագործման սկզբունքը նման է նույն աշտարակի տիպի համակարգերին: Նրանք բռնում են լույսի ճառագայթ և ջերմացնում են ընդունիչը հեղուկով։ Այնուհետև արտադրվում է գոլորշի, որն օգտագործվում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։

Սկավառակի կայանները աշխատում են այնպես, ինչպես նրանք, որոնք դասակարգվում են որպես աշտարակային և պարաբոլիկ տեսակներ: Տարբերությունները կայանում են միայն տեղադրման նախագծային առանձնահատկությունների մեջ: Առաջին հայացքից այն նման է հսկայական մետաղական ծառի, որի տերեւները հարթ կլոր հայելիներ են։ Նրանք կենտրոնացնում են արեգակնային էներգիան։

Արեգակնային վակուումային էլեկտրակայանում օգտագործվում է ջերմություն ստանալու անսովոր եղանակ։ Դրա դիզայնը կլոր տանիքով ծածկված հողատարածք է։ Այս կառույցի կենտրոնում բարձրանում է սնամեջ աշտարակը, որի հիմքում տեղադրված են տուրբիններ։ Նման էլեկտրակայանի շեղբերների պտույտը պայմանավորված է օդի հոսքով, որը տեղի է ունենում ջերմաստիճանի տարբերության ժամանակ: Ապակե տանիքը ներս է թողնում արևի ճառագայթները: Նրանք տաքացնում են երկիրը: Սենյակի ներսում օդի ջերմաստիճանը բարձրանում է։ Ներսից և դրսից ջերմաչափերի ցուցումների տարբերությունը ստեղծում է օդային հոսք:

Արևային էներգիան օգտագործում է նաև խառը տիպի էլեկտրակայաններ։ Նման համակարգերի մասին կարելի է խոսել այն դեպքերում, երբ, օրինակ, աշտարակների վրա օգտագործվում են լրացուցիչ ֆոտոբջիջներ։

Արեգակնային էներգիայի առավելություններն ու թերությունները

Ազգային տնտեսության յուրաքանչյուր հատված ունի իր դրական և բացասական կողմերը։ Դրանք հասանելի են նաև լուսային հոսքեր օգտագործելիս: Արևային էներգիայի առավելությունները հետևյալն են.

շրջակա միջավայրի բարեկեցություն, քանի որ այն չի աղտոտում շրջակա միջավայրը.
- հիմնական բաղադրիչների առկայությունը՝ ֆոտոբջիջները, որոնք վաճառվում են ոչ միայն արդյունաբերական օգտագործման, այլև անձնական փոքր էլեկտրակայանների ստեղծման համար.
- աղբյուրի անսպառություն և ինքնավերականգնում.
- անընդհատ նվազում ծախսեր.

Արևային էներգիայի թերությունների շարքում կարելի է առանձնացնել.

Օրվա ժամի և եղանակային պայմանների ազդեցությունը էլեկտրակայանների աշխատանքի վրա.
- էներգիայի պահպանման անհրաժեշտությունը;
- արտադրողականության նվազում՝ կախված այն լայնությունից, որում գտնվում է տարածաշրջանը և սեզոնից.
- մեծ օդի ջեռուցում, որը տեղի է ունենում հենց էլեկտրակայանում.
- աղտոտումից պարբերական մաքրման անհրաժեշտությունը, որն անհրաժեշտ է արևային մարտկոցային համակարգին, ինչը խնդրահարույց է հսկայական տարածքների պատճառով, որոնց վրա տեղադրված են արևային մարտկոցներ.
- սարքավորումների համեմատաբար բարձր արժեքը, որը թեեւ տարեցտարի նվազում է, սակայն զանգվածային սպառողի համար դեռեւս անհասանելի է։

Զարգացման հեռանկարներ

Որո՞նք են Երկրի վրա Արեգակի էներգիան օգտագործելու ապագա հնարավորությունները: Այսօր այս այլընտրանքային համալիրին մեծ ապագա է կանխատեսվում։

Արեգակնային էներգիայի հեռանկարները պայծառ են. Չէ՞ որ արդեն այսօր այս ուղղությամբ իրենց մասշտաբներով հսկայական աշխատանքներ են իրականացվում։ Տարեցտարի աշխարհի տարբեր երկրներում ավելի ու ավելի շատ արևային էլեկտրակայաններ են հայտնվում, որոնց չափերը զարմացնում են իրենց տեխնիկական լուծումներով և մասշտաբներով։ Բացի այդ, այս ոլորտի մասնագետները չեն դադարում կատարել գիտական ​​հետազոտություններ, որոնց նպատակն է բազմապատկել նման կայանքներում օգտագործվող ֆոտոբջիջների արդյունավետությունը։

Գիտնականները հետաքրքիր հաշվարկ են կատարել. Եթե ​​արևային մարտկոցներ տեղադրվեին Երկիր մոլորակի հողի վրա, որը կգտնվեր նրա տարածքի յոթ հարյուրերորդ մասում, ապա նույնիսկ 10% արդյունավետությամբ նրանք ամբողջ մարդկությանը կապահովեին իրեն անհրաժեշտ ջերմությունն ու լույսը։ Եվ սա այնքան էլ հեռավոր հեռանկար չէ։ Ի վերջո, ֆոտոէլեմենտները, որոնք այսօր օգտագործվում են, ունեն 30% արդյունավետություն: Միաժամանակ գիտնականները հույս ունեն այդ արժեքը հասցնել 85%-ի։

Արեգակնային էներգիայի զարգացումն ընթանում է բավականին բարձր տեմպերով։ Մարդիկ լրջորեն մտահոգված են բնական ռեսուրսների սպառման խնդրով և զբաղվում են ջերմության և լույսի այլընտրանքային աղբյուրների հայտնաբերմամբ։ Նման որոշումը կկանխի մարդկության համար անխուսափելի էներգետիկ ճգնաժամը, ինչպես նաև մոտալուտ էկոլոգիական աղետը։

Ժամանակակից մարդու կյանքը պարզապես անհնար է պատկերացնել առանց էներգիայի: Էլեկտրաէներգիայի անջատումը կարծես աղետ է, մարդն այլեւս կյանքն առանց տրանսպորտի չի պատկերացնում, իսկ, օրինակ, կրակի վրա ուտելիք պատրաստելը, ոչ թե հարմար գազի կամ էլեկտրական վառարանի վրա, արդեն հոբբի է։

Մինչ այժմ մենք օգտագործում ենք հանածո վառելիքներ (նավթ, գազ, ածուխ) էներգիա արտադրելու համար։ Բայց մեր մոլորակի վրա նրանց պաշարները սահմանափակ են, և ոչ այսօր կամ վաղը կգա այն օրը, երբ դրանք կսպառվեն։ Ինչ անել? Պատասխանն արդեն կա՝ էներգիայի այլ աղբյուրներ փնտրել՝ ոչ ավանդական, այլընտրանքային, որոնց մատակարարումն ուղղակի անսպառ է։

Այս այլընտրանքային էներգիայի աղբյուրները ներառում են արևը և քամին:

Արեգակնային էներգիայի օգտագործումը

Արև- էներգիայի ամենահզոր մատակարարը: Մենք ինչ-որ բան օգտագործում ենք մեր ֆիզիոլոգիական առանձնահատկությունների պատճառով: Սակայն միլիոնավոր, միլիարդավոր կիլովատները վատնում են ու անհետանում մութն ընկնելուց հետո: Ամեն վայրկյան Արեգակը Երկրին տալիս է 80000 միլիարդ կիլովատտ։ Սա մի քանի անգամ ավելի է, քան արտադրում են աշխարհի բոլոր էլեկտրակայանները։

Պարզապես պատկերացրեք, թե ինչ օգուտներ կբերի մարդկությանը արևային էներգիայի օգտագործումը.

. Անսահմանություն ժամանակի մեջ. Գիտնականները կանխատեսում են, որ Արևը չի մարի ևս մի քանի միլիարդ տարի: Իսկ դա նշանակում է, որ դա բավական կլինի մեր դարին և մեր հեռավոր ժառանգներին։

. Աշխարհագրություն. Մեր մոլորակի վրա չկա մի տեղ, որտեղ արևը չփայլի: Ինչ-որ տեղ ավելի պայծառ, ինչ-որ տեղ ավելի մռայլ, բայց Արևն ամենուր է: Սա նշանակում է, որ կարիք չի լինի Երկիրը պարուրել լարերի անվերջանալի ցանցով՝ փորձելով էլեկտրաէներգիա հասցնել մոլորակի հեռավոր անկյունները:

. Քանակ. Արեգակնային էներգիան բավարար է բոլորի համար։ Նույնիսկ եթե ինչ-որ մեկը սկսի անսահմանորեն կուտակել այդպիսի էներգիա ապագայի համար, դա ոչինչ չի փոխի։ Բավական է լիցքավորել մարտկոցները և լողափում արևայրուք ընդունել:

. տնտեսական շահ. Այլևս կարիք չի լինի գումար ծախսել վառելափայտի, ածուխի, բենզինի ձեռքբերման վրա։ Անվճար արևի լույսը պատասխանատու է լինելու ջրամատակարարման և մեքենայի, օդորակիչի և հեռուստացույցի, սառնարանի և համակարգչի աշխատանքի համար։

. Էկոլոգիապես բարեկամական. Ամբողջական անտառահատումները կդառնան անցյալ, կարիք չի լինի վառարաններ տաքացնելու, հաջորդ «Չեռնոբիլն» ու «Ֆուկուսիման» կառուցել, մազութ ու նավթ վառել։ Ինչու՞ այդքան ջանք թափել բնության ոչնչացման համար, երբ երկնքում կա էներգիայի գեղեցիկ և անսպառ աղբյուր՝ Արևը:

Բարեբախտաբար, դրանք երազանքներ չեն։ Գիտնականների հաշվարկներով՝ մինչև 2020 թվականը Եվրոպայում էլեկտրաէներգիայի 15%-ը կապահովվի արևի լույսով։ Եվ սա դեռ սկիզբն է։

Որտե՞ղ է օգտագործվում արևային էներգիան:

. Արևային մարտկոցներ. Տան տանիքում տեղադրված մարտկոցներն այլեւս ոչ ոքի չեն զարմացնում. Կլանելով արեգակի էներգիան՝ նրանք այն վերածում են էլեկտրական էներգիայի։ Կալիֆոռնիայում, օրինակ, ցանկացած նոր տան նախագիծ պահանջում է արևային մարտկոցների օգտագործում: Իսկ Հոլանդիայում Հերհուգովարդ քաղաքը կոչվում է «Արևի քաղաք», քանի որ այստեղ բոլոր տները հագեցած են արևային մարտկոցներով։

. Տրանսպորտ.

Արդեն ինքնավար թռիչքի ժամանակ բոլոր տիեզերանավերն իրենց էլեկտրաէներգիա են ապահովում արևի էներգիայից։

Արևային էներգիայով աշխատող մեքենաներ. Նման մեքենայի առաջին մոդելը ներկայացվել է 1955 թվականին։ Իսկ արդեն 2006 թվականին ֆրանսիական Venturi ընկերությունը սկսեց «արևային» մեքենաների սերիական արտադրությունը։ Նրա բնութագրերը դեռ համեստ են՝ ընդամենը 110 կիլոմետր ինքնավար ճանապարհորդություն և 120 կմ/ժ-ից ոչ ավելի արագություն։ Սակայն ավտոմոբիլային արդյունաբերության համաշխարհային գրեթե բոլոր առաջատարները մշակում են էկոլոգիապես մաքուր մեքենաների սեփական տարբերակները:

. Արևային էլեկտրակայաններ.

. Գաջեթներ. Արդեն հիմա կան լիցքավորիչներ շատ սարքերի համար, որոնք աշխատում են արևի վրա։

Արևային էներգիայի տեսակները (արևային էլեկտրակայաններ)

Ներկայումս մշակվել են արևային էլեկտրակայանների մի քանի տեսակներ.

. Աշտարակ. Գործողության սկզբունքը պարզ է. Հսկայական հայելին (հելիոստատ) պտտվում է արևի հետևից և ուղղում արևի ճառագայթները դեպի ջրով լցված ջերմատախտակ: Ավելին, ամեն ինչ տեղի է ունենում ինչպես սովորական ՋԷԿ-ում՝ ջուրը եռում է, վերածվում գոլորշու։ Գոլորշը պտտում է տուրբին, որը շարժում է գեներատորը: Վերջինս արտադրում է էլեկտրաէներգիա։

. Պոպետ. Գործողության սկզբունքը նման է աշտարակի: Տարբերությունն ինքնին դիզայնի մեջ է: Նախ՝ օգտագործվում է ոչ թե մեկ հայելի, այլ մի քանի կլոր՝ նման հսկայական ափսեների։ Հայելիները տեղադրվում են ընդունիչի շուրջը շառավղով:

Յուրաքանչյուր ափսե արևային էլեկտրակայան կարող է ունենալ միանգամից մի քանի նմանատիպ մոդուլ:

. ֆոտոգալվանային(օգտագործելով լուսանկարչական մարտկոցներ):

. SES պարաբոլիկ տախտակ խտացուցիչով. Մխոցի տեսքով հսկայական հայելի, որտեղ պարաբոլայի կիզակետում տեղադրված է հովացուցիչ նյութով խողովակ (առավել հաճախ օգտագործվում է յուղ): Յուղը տաքացվում է մինչև ցանկալի ջերմաստիճանը և ջերմություն է տալիս ջրին։

. Արևային վակուում. Հողամասը ծածկված է ապակե տանիքով։ Նրա տակի օդն ու հողն ավելի են տաքանում։ Հատուկ տուրբինով տաք օդը տեղափոխում է ընդունող աշտարակ, որի մոտ տեղադրված է էլեկտրական գեներատոր։ Էլեկտրաէներգիան առաջանում է ջերմաստիճանի տարբերություններից։

Քամու էներգիայի օգտագործումը

Այլընտրանքային և վերականգնվող էներգիայի աղբյուրի մեկ այլ տեսակ է քամին: Որքան ուժեղ է քամին, այնքան ավելի շատ կինետիկ էներգիա է այն առաջացնում: Իսկ կինետիկ էներգիան միշտ կարող է վերածվել մեխանիկական կամ էլեկտրական էներգիայի։

Քամուց ստացված մեխանիկական էներգիան օգտագործվել է երկար ժամանակ։ Օրինակ՝ հացահատիկ աղալիս (հայտնի հողմաղացները) կամ ջուր մղելիս։

Քամու էներգիան օգտագործվում է նաև.

Հողմատուրբիններ, որոնք արտադրում են էլեկտրաէներգիա. Սայրերը լիցքավորում են մարտկոցը, որից հոսանքը մատակարարվում է փոխարկիչներին։ Այստեղ ուղղակի հոսանքը փոխակերպվում է փոփոխական հոսանքի։

Տրանսպորտ. Արդեն կա մի մեքենա, որն աշխատում է քամու էներգիայով։ Հատուկ քամու տեղադրումը (ուրուր) թույլ է տալիս ջրային անոթներին շարժվել:

Քամու էներգիայի տեսակները (հողմակայաններ)

. Գետնին- ամենատարածված տեսակը. Նման հողմակայանները տեղադրվում են բլուրների կամ բլուրների վրա:

. Օֆշոր. Դրանք կառուցված են ծանծաղ ջրում՝ ափից զգալի հեռավորության վրա։ Էլեկտրաէներգիան ցամաք է բերվում ստորջրյա մալուխների միջոցով։

. ափամերձ- տեղադրված է ծովից կամ օվկիանոսից որոշ հեռավորության վրա: Ափամերձ հողմակայաններն օգտագործում են քամիների ուժը։

. լողացող. Առաջին լողացող հողմատուրբինը տեղադրվել է 2008 թվականին Իտալիայի ափերի մոտ։ Գեներատորները տեղադրվում են հատուկ հարթակների վրա։

. Ճախրող հողմակայաններբարձրության վրա տեղադրված չդյուրավառ նյութերից պատրաստված և հելիումով լցված հատուկ բարձերի վրա։ Էլեկտրաէներգիան գետնին մատակարարվում է ճոպաններով։

Հեռանկարներ և զարգացում

Արևային էներգիայի օգտագործման ամենալուրջ երկարաժամկետ ծրագրերը սահմանում է Չինաստանը, որը նախատեսում է մինչև 2020 թվականը դառնալ այս ոլորտում համաշխարհային առաջատարը։ ԵՏՀ երկրները մշակում են հայեցակարգ, որը հնարավորություն կտա էլեկտրաէներգիայի մինչև 20%-ը ստանալ այլընտրանքային աղբյուրներից։ ԱՄՆ էներգետիկայի նախարարությունն ավելի փոքր ցուցանիշ է համարում` մինչև 2035 թվականը մինչև 14%: Ռուսաստանում կան SES: Ամենահզորներից մեկը տեղադրված է Կիսլովոդսկում։

Ինչ վերաբերում է քամու էներգիայի օգտագործմանը, ապա այստեղ կան մի քանի թվեր. Եվրոպական հողմային էներգիայի ասոցիացիան հրապարակել է տվյալներ, որոնք ցույց են տալիս, որ հողմատուրբինները էլեկտրաէներգիա են մատակարարում աշխարհի շատ երկրների։ Այսպիսով, Դանիայում սպառված էլեկտրաէներգիայի 20%-ը ստացվում է նման կայանքներից, Պորտուգալիայում և Իսպանիայում՝ 11%, Իռլանդիայում՝ 9%, Գերմանիայում՝ 7%։

Ներկայումս հողմակայանները տեղադրվում են աշխարհի ավելի քան 50 երկրներում, որոնց հզորությունը տարեցտարի աճում է։