우리는 미래의 세계에 살고 있지만 이것이 모든 지역에서 눈에 띄는 것은 아닙니다. 어쨌든 오늘날 진보계에서는 새로운 에너지원 개발 가능성이 진지하게 논의되고 있습니다. 가장 유망한 분야 중 하나는 태양 에너지입니다.

현재 지구에 있는 전기의 약 1%는 태양 복사를 처리하여 얻습니다. 그렇다면 왜 우리는 여전히 다른 "유해한" 방법을 포기하지 않았으며 전혀 거부할 것입니까? 우리 기사를 읽고이 질문에 직접 답하는 것이 좋습니다.

태양 에너지를 전기로 변환하는 방법

태양 광선이 어떻게 전기로 처리되는지 가장 중요한 것부터 시작하겠습니다.

프로세스 자체가 호출됩니다. "태양광발전" . 이를 보장하는 가장 효과적인 방법은 다음과 같습니다.

• 광전지;
• 태양열 에너지;
• 태양열기구 발전소.

각각을 고려해 보겠습니다.

태양광

이 경우 전류는 다음으로 인해 나타납니다. 태양광 효과. 원리는 다음과 같습니다. 햇빛이 광전지에 닿고 전자가 광자(가벼운 입자)의 에너지를 흡수하여 움직이게 됩니다. 결과적으로 우리는 전압을 얻습니다.

태양 복사를 전기로 변환하는 요소를 기반으로 하는 태양 전지판에서 발생하는 이 과정입니다.

광전지 패널의 설계는 매우 유연하며 다양한 크기를 가질 수 있습니다. 따라서 사용하기에 매우 실용적입니다. 또한 패널은 고성능 특성을 가지고 있습니다. 강수 및 극한 온도에 강합니다.

설정 방법은 다음과 같습니다. 별도의 태양 전지 패널 모듈:

태양 전지판을 충전기, 개인 주택용 전원, 고상한 도시 및 의료 목적으로 사용하는 방법에 대해 읽을 수 있습니다.

현대 태양 전지판 및 발전소

최근의 예에는 회사의 태양광 패널이 포함됩니다. 시스틴솔라. 그들은 전통적인 짙은 파란색 패널과 달리 모든 음영과 질감을 가질 수 있습니다. 그리고 이것은 그들이 원하는대로 집 지붕을 "장식"할 수 있음을 의미합니다.

Tesla 개발자는 또 다른 솔루션을 제안했습니다. 그들은 패널뿐만 아니라 태양 에너지를 처리하는 본격적인 지붕 재료를 판매합니다. 태양광 모듈이 내장되어 있으며 다양한 디자인이 가능합니다. 동시에 재료 자체는 일반 지붕 타일보다 훨씬 강하며 Solar Roof는 무한한 보증을 제공합니다.

본격적인 태양광 발전소의 예로 최근 유럽에 양면 패널로 지어진 발전소를 들 수 있습니다. 후자는 직접적인 태양 복사와 반사를 모두 수집합니다. 이를 통해 태양광 발전 효율을 30% 높일 수 있습니다. 이 스테이션은 연간 약 400MWh를 생산해야 합니다.

관심도 중국 최대 수상 태양광 발전소. 용량은 40MW입니다. 이러한 솔루션에는 3가지 중요한 이점이 있습니다.

• 중국에 중요한 큰 영토를 차지할 필요가 없습니다.
• 저수지에서 물의 증발이 감소합니다.
• 광전지 자체는 덜 가열되고 더 효율적으로 작동합니다.

그건 그렇고, 이 수상 태양광 발전소는 버려진 탄광 기업 부지에 세워졌습니다.

태양광 효과를 기반으로 한 기술은 오늘날 가장 유망한 기술이며 전문가에 따르면 태양광 패널은 향후 30~40년 동안 세계 전력 수요의 약 20%를 생산할 수 있을 것입니다.

태양열 에너지

여기서는 접근 방식이 약간 다릅니다. 태양 복사는 액체로 용기를 가열하는 데 사용됩니다. 이것은 그것을 증기로 바꾸고 터빈을 돌려 전기를 생산합니다.

화력 발전소는 동일한 원리로 작동하며 액체만 석탄을 태워 가열됩니다.

이 기술을 사용하는 가장 확실한 예는 다음과 같습니다. 스테이션 이반파 솔라모하비 사막에서. 세계 최대 규모의 태양열 발전소입니다.

2014년부터 운영되고 있으며 전기를 생산하는 데 연료를 사용하지 않고 친환경적인 태양 에너지만 사용합니다.

물 가마솥은 구조의 중앙에서 볼 수있는 타워에 있습니다. 주변에는 태양 광선을 타워의 꼭대기로 향하게 하는 거울 필드가 있습니다. 동시에 컴퓨터는 태양의 위치에 따라 이러한 거울을 지속적으로 회전시킵니다.

햇빛이 타워에 집중

집중된 태양 에너지의 영향으로 타워의 물이 가열되어 증기가 됩니다. 이것은 압력을 생성하고 증기는 터빈을 회전시키기 시작하여 전기가 방출됩니다. 이 스테이션의 전력은 392MW로 모스크바의 평균 CHPP와 비교할 수 있습니다.

흥미롭게도 그러한 방송국은 야간에 운영할 수 있습니다. 이것은 가열된 증기의 일부를 저장고에 배치하고 터빈을 회전시키는 데 점진적으로 사용하기 때문에 가능합니다.

태양열기구 발전소

이 독창적인 솔루션은 널리 사용되지는 않지만 여전히 자리가 있습니다.

설치 자체는 4가지 주요 부분으로 구성됩니다.

• 풍선은 하늘에 위치하여 태양 복사를 수집합니다. 물이 공에 들어가 빠르게 가열되어 증기가 됩니다.
• 증기 파이프라인 - 압력을 받는 증기가 이를 통해 터빈으로 내려와 회전합니다.
• 터빈 - 증기 흐름의 영향으로 회전하여 전기 에너지를 생성합니다.
• 응축기 및 펌프 - 터빈을 통과한 증기는 물로 응축되어 펌프의 도움으로 풍선으로 올라가며, 여기서 다시 증기 상태로 가열됩니다.

태양 에너지의 장점은 무엇입니까

• 태양은 수십억 년 동안 우리에게 에너지를 줄 것입니다. 동시에 사람들은 추출을 위해 돈과 자원을 쓸 필요가 없습니다.
• 태양 에너지 발전은 자연에 위험이 없는 완전히 환경 친화적인 과정입니다.
• 프로세스 자율성. 태양광 수집과 전기 생산은 최소한의 인간 개입으로 이루어집니다. 할 일은 작업 표면이나 거울을 깨끗하게 유지하는 것뿐입니다.
• 수명이 다한 태양 전지판은 재활용하여 생산에 재사용할 수 있습니다.

태양 에너지 개발의 문제

야간에 태양광 발전소의 운영을 유지하기 위한 아이디어를 구현함에도 불구하고 누구도 자연의 변덕에서 자유롭지 못합니다. 며칠 동안 흐린 하늘은 전력 생산을 크게 줄이며 실제로 인구와 기업은 중단 없는 공급이 필요합니다.

태양광 발전소를 짓는 것은 값싼 즐거움이 아닙니다. 이것은 디자인에 희귀 요소를 사용할 필요가 있기 때문입니다. TPP와 원자력 발전소가 가동 중일 때 모든 국가가 전력이 덜한 발전소에 예산을 지출할 준비가 되어 있는 것은 아닙니다.

이러한 설치를 수용하려면 넓은 면적이 필요하고 일사량이 충분한 곳이 필요합니다.

러시아에서 태양 에너지가 개발되는 방법

불행히도 우리 나라에서는 석탄, 가스 및 석유가 여전히 최대로 연소되고 있으며 러시아는 확실히 대체 에너지로 완전히 전환하는 마지막 국가 중 하나가 될 것입니다.

현재까지 태양광 발전은 러시아 연방 에너지 균형의 0.03%만 차지합니다.. 비교를 위해 같은 독일에서 이 수치는 20% 이상입니다. 민간 기업가들은 투자 회수 기간이 길고 수익성이 높지 않기 때문에 태양 에너지 투자에 관심이 없습니다. 가스가 훨씬 저렴하기 때문입니다.

경제적으로 발전된 모스크바와 레닌그라드 지역에서 태양 활동은 낮은 수준입니다. 그곳에서 태양광 발전소를 건설하는 것은 단순히 비현실적입니다. 그러나 남부 지역은 매우 유망합니다.

오늘날 에너지 소비 문제는 매우 심각합니다. 지구의 자원은 끝이 없으며 존재하는 동안 인류는 자연이 준 것을 거의 황폐 시켰습니다. 현재 석탄과 석유가 활발히 채굴되고 있으며 매장량이 매일 줄어들고 있습니다. 인류가 미래를 향한 놀라운 발걸음을 내딛고 원자력을 사용할 수 있게 하여 이 혜택과 함께 전체 환경에 큰 위험을 초래했습니다.

환경 문제는 덜 심각합니다. 자원의 적극적인 추출과 추가 사용은 토양의 특성뿐만 아니라 기후 조건까지 변화시켜 지구의 상태에 악영향을 미칩니다.

그렇기 때문에 물이나 바람과 같은 천연 에너지원에 항상 특별한 주의를 기울이고 있습니다. 마지막으로, 수년간의 활발한 연구 및 개발 끝에 인류는 지구에서 태양 에너지를 사용하는 데 "성장"했습니다. 더 논의 될 것은 그에 관한 것입니다.

이게 뭐가 매력적이야

구체적인 사례로 넘어가기 전에 전 세계의 연구원들이 이러한 유형의 에너지 생산에 관심을 갖는 이유를 알아보겠습니다. 그것의 주요 자산은 무진장이라고 할 수 있습니다. 수많은 가설에도 불구하고 태양과 같은 별이 가까운 장래에 사라질 가능성은 극히 적습니다. 이는 인류가 완전히 자연스러운 방식으로 청정 에너지를 받을 수 있는 기회를 갖는다는 것을 의미합니다.

지구에서 태양 에너지를 사용하는 두 번째 확실한 이점은 이 옵션의 환경 친화성입니다. 그러한 조건에서 환경에 미치는 영향은 0이 될 것이며, 제한된 지하 자원의 지속적인 추출로 열리는 것보다 훨씬 더 밝은 미래를 전 세계에 제공합니다.

마지막으로 태양이 인간에게 가장 위험하지 않다는 사실에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

어떻게 정말

이제 요점으로 들어가 보겠습니다. 다소 시적인 이름인 "태양 에너지"는 실제로 특별히 개발된 기술을 사용하여 복사를 전기로 변환하는 것을 숨깁니다. 이 과정은 인류가 자체 목적을 위해 매우 적극적으로 사용하고 있는 광전지에 의해 제공됩니다.

태양 복사

역사적으로 "방사선"이라는 명사가 인류가 일생 동안 살아남을 수 있었던 인공 재해와 관련하여 긍정적인 것보다 부정적인 연관성을 더 많이 불러일으키는 일이 일어났습니다. 그럼에도 불구하고 지구에서 태양의 에너지를 사용하는 기술은 태양과 함께 일할 수 있습니다.

사실, 이러한 유형의 복사는 전자기 복사이며, 그 범위는 2.8~3.0미크론입니다.

인류가 성공적으로 사용하고 있는 태양광 스펙트럼은 실제로 3종류의 파동으로 구성되어 있는데, 자외선(약 2%), 약 49%가 광파, 그리고 마지막으로 같은 양의 파동이 존재한다. 그들의 역할은 너무 미미하여 지구의 삶에 특별한 영향을 미치지 않습니다.

지구에 도달하는 태양 에너지의 양

이제 인류를 위해 사용되는 스펙트럼의 구성이 결정되었으므로 이 자원의 또 다른 중요한 특징에 주목해야 합니다. 지구에서 태양 에너지를 사용하는 것은 거의 최소한의 처리 비용으로 상당히 많은 양을 사용할 수 있기 때문에 매우 유망해 보입니다. 별이 방출하는 에너지의 총량은 매우 높지만 약 47%가 지구 표면에 도달하는데, 이는 700조 킬로와트시와 같습니다. 비교를 위해 1킬로와트시만 100와트의 전력으로 전구를 10년 동안 사용할 수 있습니다.

물론 태양 복사의 힘과 지구에서의 에너지 사용은 기후 조건, 표면의 광선 입사각, 계절 및 지리적 위치와 같은 여러 요인에 따라 다릅니다.

언제, 얼마나

지구 표면에 떨어지는 태양 에너지의 일일 양은 태양에 대한 행성의 위치와 별 자체의 움직임에 직접적으로 의존하기 때문에 끊임없이 변화하고 있다고 추측하기 쉽습니다. 정오에 방사선이 최대가 되는 반면 아침과 저녁에는 표면에 도달하는 광선의 수가 훨씬 적다는 것이 오랫동안 알려져 왔습니다.

우리는 태양 에너지의 사용이 가능한 한 적도 스트립에 가장 가까운 지역에서 가장 생산적일 것이라고 자신 있게 말할 수 있습니다. 왜냐하면 그곳에서 가장 높은 지표와 가장 낮은 지표 사이의 차이가 최소이기 때문에 도달하는 최대 복사량을 나타냅니다. 행성의 표면. 예를 들어 사막 아프리카 지역의 연간 방사선량은 평균 2200kW-시간에 도달하는 반면 캐나다 또는 예를 들어 중부 유럽의 경우 수치가 1000kW-시간을 초과하지 않습니다.

역사 속의 태양 에너지

가능한 한 광범위하게 생각하면 우리 행성을 따뜻하게하는 위대한 빛을 "길들이는"시도는 고대 이교도 동안 시작되었으며 각 요소는 별도의 신으로 구현되었습니다. 그러나 물론, 태양 에너지의 사용은 의문의 여지가 없었습니다. 마술이 세상을 지배했습니다.

지구에서 태양의 에너지를 사용한다는 주제는 14세기 말 ~ 20세기 초에야 활발히 제기되기 시작했습니다. 과학의 진정한 돌파구는 1839년 태양광 효과의 발견자가 된 Alexander Edmond Becquerel에 의해 이루어졌습니다. 이 주제에 대한 연구는 크게 증가했으며 44년 후에 Charles Fritts는 금도금된 셀레늄을 기반으로 한 역사상 최초의 모듈을 설계할 수 있었습니다. 지구에서 태양 에너지의 이러한 사용은 소량의 방출된 전기를 제공했습니다. 당시 총 발전량은 1%를 넘지 않았습니다. 그럼에도 불구하고 이것은 모든 인류에게 진정한 돌파구였으며 이전에는 꿈도 꾸지 못했던 과학의 새로운 지평을 여는 것이었습니다.

알버트 아인슈타인 자신도 태양 에너지 개발에 상당한 기여를 했습니다. 현대 사회에서 과학자의 이름은 그의 유명한 상대성 이론과 더 자주 연결되지만 실제로 그는 연구에 대해 정확하게 노벨상을 수상했습니다.

오늘날까지 지구에서 태양 에너지를 사용하는 기술은 급격한 상승 또는 하락을 겪고 있지만 이 지식 분야는 새로운 사실로 지속적으로 업데이트되고 있으며 가까운 장래에 완전히 새로운 세상이 우리 앞에 열릴 것입니다.

자연은 우리를 반대합니다

우리는 이미 지구에서 태양 에너지를 사용하는 것의 장점에 대해 이야기했습니다. 이제 불행히도 덜하지 않은이 방법의 단점에주의를 기울이십시오.

지리적 위치, 기후 조건 및 태양의 움직임에 직접적인 의존으로 인해 충분한 양의 태양 에너지를 생산하려면 막대한 영토 비용이 필요합니다. 결론은 태양 복사의 소비 및 처리 영역이 클수록 출력에서 ​​받게 될 환경 친화적 인 에너지의 양이 더 많다는 것입니다. 이러한 거대한 시스템을 배치하려면 많은 양의 여유 공간이 필요하므로 특정 어려움이 있습니다.

지구에서 태양 에너지를 사용하는 것과 관련된 또 다른 문제는 밤의 생성이 0이되고 아침과 저녁의 생성이 극히 미미하기 때문에 낮 시간에 직접적으로 의존한다는 것입니다.

추가 위험 요소는 날씨 자체입니다. 조건의 급격한 변화는 필요한 전력을 디버깅하는 데 어려움을 일으키기 때문에 이러한 종류의 시스템 작동에 매우 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 어떤 의미에서는 소비량과 생산량의 급격한 변화가 있는 상황은 위험할 수 있습니다.

깨끗하지만 비싸다

지구에서 태양 에너지를 사용하는 것은 비용이 많이 들기 때문에 현재로서는 어렵습니다. 주요 공정의 구현에 필요한 광전지는 다소 고가이다. 물론 이런 종류의 자원을 사용하는 것의 긍정적인 측면은 돈을 벌게 해주지만, 경제적인 관점에서 현재로서는 현금 비용의 완전한 회수에 대해 이야기할 필요가 없습니다.

그러나 추세에서 알 수 있듯이 태양 전지의 가격은 점차 떨어지고 있으므로 시간이 지남에 따라이 문제를 완전히 해결할 수 있습니다.

프로세스의 불편함

태양을 에너지원으로 사용하는 것도 이러한 자원 처리 방법이 다소 힘들고 불편하기 때문에 어렵습니다. 방사선의 소비 및 처리는 플레이트의 청결도에 직접적으로 의존하므로 보장하기가 상당히 어렵습니다. 또한 요소의 가열은 공정에 매우 부정적인 영향을 미치며, 이는 추가 재료 비용과 상당한 비용이 필요한 가장 강력한 냉각 시스템을 사용해야만 방지할 수 있습니다.

또한 태양열 집열판에 사용되는 판은 30년의 활발한 작업 끝에 점차 사용할 수 없게 되었고, 광전지의 비용은 앞서 언급했습니다.

환경 문제

일찍이 이러한 종류의 자원을 사용하면 미래의 환경에 대한 심각한 문제로부터 인류를 구할 수 있다고 말했습니다. 자원의 원천과 최종 제품은 가능한 한 진정으로 환경 친화적입니다.

그럼에도 불구하고 태양 에너지의 사용, 태양열 집열기의 작동 원리는 광전지가있는 특수 판을 사용하는 것입니다. 그 제조에는 납, 비소 또는 칼륨과 같은 많은 독성 물질이 필요합니다. 사용 자체가 환경에 해를 끼치지는 않지만 제한된 작동 기간을 감안할 때 시간이 지남에 따라 플레이트 폐기가 심각한 문제가 될 수 있습니다.

환경에 대한 부정적인 영향을 제한하기 위해 제조업체는 점차적으로 비용이 저렴하고 환경에 덜 해로운 영향을 미치는 박막 판으로 이동하고 있습니다.

방사선을 에너지로 변환하는 방법

인류의 미래에 관한 영화와 책은 거의 항상 우리에게 이 과정에 대한 거의 동일한 그림을 제공하며, 실제로는 현실과 크게 다를 수 있습니다. 변환하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.

가장 흔한 것은 앞서 설명한 광전지의 관여라고 할 수 있습니다.

대안으로 인류는 얻은 온도의 적절한 방향으로 물을 가열할 수 있는 특수 표면 가열을 기반으로 태양열 에너지를 적극적으로 사용하고 있습니다. 이 과정을 최대한 단순화하면 민간 가정의 여름 샤워에 사용되는 탱크와 비교할 수 있습니다.

에너지를 생성하기 위해 방사선을 사용하는 또 다른 방법은 방사선을

야간 발전 부족 문제는 태양열 발전소에 의해 부분적으로 해결되며, 방출된 에너지의 축적과 냉각 과정의 지속 시간으로 인해 운영이 계속됩니다.

우리와 태양 에너지

지구상의 태양과 바람의 에너지 자원은 우리가 종종 이것을 눈치 채지 못하지만 매우 적극적으로 사용됩니다. 이전에 야외 샤워실에서 사람들이 물을 데우는 것에 대해 이미 언급했습니다. 실제로 대부분의 경우 이러한 목적으로 태양 에너지가 사용됩니다. 그러나 다른 많은 예가 있습니다. 거의 모든 조명 매장에서 낮 동안 축적된 에너지 덕분에 밤에도 전기 없이 작동할 수 있는 저장 전구를 찾을 수 있습니다.

광전지를 기반으로 한 설치는 모든 종류의 펌핑 스테이션 및 환기 시스템에서 활발히 사용됩니다.

어제 오늘 내일

인류에게 가장 중요한 자원 중 하나는 태양 에너지이며 그 사용 가능성은 매우 높습니다. 이 산업은 적극적으로 자금을 지원받고 확장되고 개선됩니다. 이제 태양 에너지는 일부 지역에서 본격적인 대체 전원으로 사용하는 미국에서 가장 많이 개발되었습니다. 또한 이러한 유형의 발전소는 다른 국가에서 운영되고 있지만 이러한 유형의 발전을 지향하고 있어 곧 환경 오염 문제를 해결할 수 있습니다.

태양 에너지- 이것은 우리 행성의 빛, 열 및 생명이며 태양 에너지는 지구의 전체 기존 에너지 잠재력을 몇 배나 초과하는 주요 대체 소스이며 모든 에너지 요구를 완전히 충족시킬 수 있습니다.

태양은 끝없는 열과 빛의 원천이기 때문에(조건부) 태양 복사 에너지는 백만년 이상 동안 지구 생명체를 지탱해 왔습니다. 태양은 그 구성으로 인해 모든 중요한 과정을 제공할 수 있는 능력이 있습니다. 백분율로 따지면 주로 수소(73%)와 헬륨(25%)의 두 가지 요소로 구성됩니다. 예를 들어, Wikipedia에서 태양의 형성과 수명 주기에 대해 자세히 읽을 수 있습니다.

태양에서 일어나는 핵융합 반응은 수소를 연소시켜 헬륨으로 바꿉니다. 이러한 과정에서 방출되는 태양 광선의 엄청난 에너지는 우주로 방출됩니다. 그건 그렇고 과학자들은 지구에서 이러한 반응을 반복하려고합니다 (제어 된 열핵 융합 반응, 국제 TOKAMAK 프로젝트).

햇빛의 에너지를 사용하는 모든 유기체는 도움을 받아 생명 과정을 제공합니다. 햇빛은 광합성 과정의 초기 단계에 필요합니다. 그것의 참여로 산소 및 탄화수소와 같은 물질의 합성이 발생합니다.

태양에 있는 수소의 양은 점차 감소하고 있으며 조만간 태양에 공급되는 수소가 고갈될 때가 올 것입니다. 그러나 많은 양의 수소로 인해 적어도 향후 50억 년 동안은 이런 일이 일어나지 않을 것입니다.

태양의 중심부에서 매초 약 400만 톤의 물질이 복사 에너지로 변환되어 태양 복사와 태양 중성미자의 흐름을 생성합니다.

지구 대기에 도달하는 태양 에너지의 주요 유입은 스펙트럼 범위 0.1-4 µm입니다. 0.3 1.5-2 미크론 범위에서 지구의 대기는 태양 복사에 거의 투명합니다. 자외선(파장 0.3마이크론 미만)은 고도 20~60km에 위치한 오존층에 흡수됩니다. X선과 감마선은 거의 지구 표면에 도달하지 않습니다.

태양 에너지의 농도는 태양 상수라고 하는 1367 W/m 2 값을 특징으로 합니다. 지구 대기의 상층 입구에 위치하면 1m 2 크기의 수직 영역을 통과하는이 흐름입니다. 이 흐름이 해수면에 도달하면 에너지 손실로 인해 적도에서 1000W/m2로 감소합니다. 그러나 낮과 밤의 변화는 그것을 3배 더 감소시킵니다. 온대 위도의 경우 겨울철을 고려하면 적도에서 최대 플럭스의 양적 지표의 절반입니다.

시간이 지남에 따라 그리고 지표면에 걸쳐 평균을 낸 이 플럭스는 341 W/m 2 입니다. 전체 표면 또는 지구 전체 표면에서 계산된 1.74x10 17 W를 기준으로 합니다. 따라서 하루에 지표면의 지구는 4.176x10 15kWh의 에너지를 받게 되며 대부분은 복사 형태로 우주로 돌아갑니다.

2015년 IEA에 따르면 전 세계 에너지 생산량은 19,099Mtoe(석유 1메가톤에 해당)입니다. 일반적인 킬로와트시로 환산하면 이 수치는 하루 6.07x10 11kWh입니다.

태양은 모든 인류에게 필요한 것보다 8,000배 더 많은 에너지를 지구에 제공합니다. 분명히, 이러한 유형의 에너지 사용에 대한 전망은 매우 넓습니다. 참여로 풍력 에너지가 개발되고(온도 차이로 인해 바람이 발생함), 광전 변환기가 사용되며 양수 저장 스테이션이 건설됩니다. 태양광 패널이 널리 사용되고 있습니다.

태양 에너지를 사용할 가능성은 매우 높습니다.

태양 에너지 사용의 장점과 단점

태양 에너지 사용의 이점오늘날 우리는 다양한 유형의 인간 활동에서 그 사용을 볼 수 있다는 사실로 이어졌습니다.

주요 이점은 다음과 같습니다.

• 향후 40억년 동안의 태양 에너지의 고갈되지 않음;
• 이러한 유형의 에너지를 사용할 수 있습니다. 오늘날 농부, 개인 주택 소유자 및 거대한 식물이 안전하고 효율적으로 작업할 수 있습니다.
• 무료 및 환경 친화적 인 생성 에너지;
• 다른 유형의 에너지에 대한 가격 상승으로 인해 점점 더 관련성이 높아지고 있는 이 에너지원을 개발할 전망;
• 왜냐하면 연간 운영 장비의 수와 신뢰성이 증가하고 태양 에너지의 킬로와트시 생성 비용은 감소하고 있습니다.

태양 에너지의 조건부 단점은 다음과 같습니다.

• 태양 에너지의 주요 단점은 날씨, 시간 또는 일과 같은 요인의 영향에 받는 빛과 열의 양이 직접적으로 의존한다는 것입니다. 이 경우의 논리적인 결과는 에너지를 저장해야 하므로 시스템 비용이 증가합니다.
• 이 목적을 위한 장비 요소의 생산에는 희귀하고 따라서 값비싼 요소가 사용됩니다.

태양 에너지 발전의 전망

오늘날 햇빛의 에너지를 사용하는 기술이 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 가장 일반적인 것은 태양 전지판입니다. 태양광 전지는 전기 자동차에서 비행기에 이르기까지 다양한 유형의 운송 수단에 성공적으로 설치되었습니다. 일본은 기차에 설치하는 것을 연습합니다.

성공적으로 작동하는 유럽 태양광 발전소 중 하나는 바티칸의 모든 요구 사항을 제공합니다. 캘리포니아에서 가장 큰 공장은 태양 에너지의 원천(사진은 규모에 대한 아이디어를 제공함)으로 이미 주에 24시간 작업을 제공합니다.

이러한 기술의 도입은 탄화수소 산업의 선두 주자들의 저항에 직면해 있습니다. 결국 에너지 부문의 대체 자원은 곧 대표자를 선도적인 위치에서 몰아낼 수 있습니다.

직접 변환에 대해 이야기하면 가장 널리 사용되는 태양 에너지 변환 장치는 히트 파이프(태양열 집열기)와 태양광 전지입니다.

태양열 설치의 경제성

태양광 발전소 설치 가능성을 고려할 때 경제적인 측면보다는 환경적인 측면에 초점이 맞춰져 있다. 다음과 같이 들립니다.

1. 태양광 설치 비용은 얼마입니까?
2. 회수 기간은 어떻게 됩니까?
3. 설치가 충분한 전기를 생성합니까?

최대 50kW 용량의 소규모 발전소를 고려하는 것이 좋습니다. 더 높은 전력의 설치는 주로 산업 시설에서 사용됩니다.

가정용 태양광 발전소가 충분한 전기를 생산할 수 있습니까?

세 번째 질문에 답하기 위해 태양열 설비 설계를 시작하기 전에 집의 에너지 소비 프로파일을 결정합니다. 설비에 전력량계를 설치하여 현재 매개변수(주전원 전압, 전류 소비량, 현재 전력 소비량, 주파수)를 저장하는 기능으로 기록할 수 있습니다. 한 달 후 평균, 최대 및 최소 매개변수 값으로 소비 프로필을 평가할 수 있습니다.

그러한 장치를 사용할 수 없는 경우 에너지 프로파일은 다음과 같이 추정할 수 있습니다. 집에서 사용할 수 있는 모든 장치를 기록하고 일상 사용에 가능한 옵션을 시뮬레이션해야 합니다. 그 후 계산기로 무장하여 일일 전력 사용량과 최대 전력 값을 계산할 수 있습니다.

건물이 위치한 지역이 중요한 역할을 합니다. 지구 표면에 도달하는 에너지는 지역에 따라 5kWh/m 2 /day 이상에서 1.5kWh/m 2 /day 이하까지 다양할 수 있습니다.

최대 소비가 낮 시간에 발생하면 발전된 전기의 충분성을 확보하기 위해 최대 소비 전력을 태양 전지 패널 1개의 전력으로 나누어야 합니다. 패널의 유형과 특성은 제조업체 카탈로그에서 알 수 있습니다. 태양 전지판의 특성은 최대 조도에서 제공된다는 점을 고려해야 합니다. 지역 계수를 수정해야 합니다. 배터리가 눈으로 덮인 겨울 기간은 고려되지 않습니다.

이 계산은 다음 기능을 고려하지 않습니다. 낮에는 설치가 진행됩니다. 항상 과잉 에너지를 생성, 그리고 밤에는 명백한 이유로 생성이 0이 됩니다.

한편으로 배터리는 시스템의 전체 비용을 증가시키는 반면에 전력 소비가 낮은 기간 동안 에너지를 저장함으로써 태양 전지판의 수를 줄일 수 있습니다.

배터리 뱅크를 계산하려면 다음 질문에 답해야 합니다.

• 시스템이 완전히 자율적이어야 합니까?
• 시스템이 자율적이지 않은 경우 전원 공급 중단의 가능한 최대 지속 시간은 얼마입니까?

kWh 단위의 최대 소비량에 주 전원이 없는 시간을 곱합니다(종료 시 태양이 없을 수도 있음). 이 데이터를 기반으로 배터리 뱅크의 용량을 계산할 수 있습니다. 배터리를 0으로 방전하면 서비스 수명이 단축되므로 최대 방전 표시기 계수가 계산에 도입됩니다(예: 50, 40 또는 30%가 될 수 있음). 최대 방전율이 낮을수록 더 많은 배터리가 필요합니다.

태양광 발전 설치 비용

시스템 장비의 주요 구성 요소는 다음 비율(조건부)로 비용별로 배포됩니다.

• 인버터 및 제어 시스템 - 15-40%;
• 태양광 패널 및 MPPT 컨트롤러 - 20-40%;
• 은행 AKB - 30%.

태양 전지판 및 배터리 비용은 모든 제조업체의 시스템에서 동일하며 제어 시스템 및 MPPT 컨트롤러가 있는 인버터 장비 비용에만 상당한 차이가 있습니다.

제조사에 따라 가격차이가 200% 이상 차이가 난다. 이것은 "브랜드"뿐만 아니라 관리 용이성, 원격 액세스, 최대 부하 및 2x-3x 과부하에 대한 저항, 부분 부하 종료 가능성 등과 같은 시스템 기능 때문입니다.

모든 사람들이 하루 중 다른 시간에 다른 가전 제품을 사용하기 때문에 각 최종 기술 솔루션은 약간 다릅니다. 주어진 힘에 대해서도 이상적인 장비 조합은 없습니다.

전원의 일부 예약을 고려하여 시골집에 기능적인 태양열 설치의 예상 비용으로 장비 제조업체에 따라 대략 700-1800 USD/kW 수치에 집중할 수 있습니다.

태양광발전설비 투자회수기간

소유자가 조건부로 주말에만 dacha에 가고 동시에 매일 일하는 집에 소비자가 없다면 시스템은 현재 전기에서 적어도 10-15 년을 지불 할 것입니다. 관세.

영주권을 사용하면 투자 회수 기간이 6-10년으로 단축됩니다.

동전의 긍정적인 면은 그런 집의 주인이 안정적인 전기를 공급받고 전선이 끊어지거나 정전에 의존하지 않는다는 것입니다. 모두가 빛 없이 앉아 있고 당신은 빛이 있고 보안 시스템이 작동하며 차고를 수동으로 열 필요가 없습니다.

민간 전기 운송의 발전은 가정용 태양열 설비에 대한 투자 회수 기간을 단축시킬 것이라고 가정할 수 있습니다. 그러한 차의 소유자는 자신의 지붕에서 무료로 "급유"할 것입니다..

회수 기간은 전기 사용의 완전성에 달려 있습니다. 건물이 발전의 100%를 사용하고 중앙 전원 공급망에 연결되면 일반적으로 배터리 뱅크를 설치할 필요가 없습니다. 이러한 설치에 대한 예상 전체 투자 회수 기간은 3-5년이며, 더운 지역에서는 더 짧습니다.

낮에는 소유자가 있기 때문에 추가 혜택이 형성됩니다. 지불하지 마십시오일일 요금과 밤에 지불밤까지.

이러한 신속한 회수 시설은 평평한 지붕이 없는 에너지 집약적 산업, 쇼핑 및 엔터테인먼트, 스포츠 센터, 주차장, 냉장 단지 등이 될 수 있습니다.

놀랍게도 운영 비용을 크게 줄일 수 있는 이러한 솔루션은 여전히 ​​부동산 소유자가 사용하지 않습니다.

가까운 장래에 태양 에너지의 발전으로 점점 더 많은 건물 소유주가 탄화수소 공급원료 대신 청정 에너지를 사용할 것입니다.

에너지가 없으면 지구상의 생명체는 불가능합니다. 에너지 보존의 물리적 법칙에 따르면 에너지는 무에서 발생할 수 없으며 흔적 없이 사라지지 않습니다. 석탄, 천연가스, 우라늄과 같은 천연자원에서 얻을 수 있으며 열이나 빛과 같은 유용한 형태로 변환됩니다. 우리 주변 세계에서 다양한 형태의 에너지 축적을 찾을 수 있지만 사람에게 가장 중요한 것은 태양 광선이 주는 에너지인 태양 에너지입니다.

태양 에너지인간의 개입 없이 자연적으로 복원되는 재생 가능한 에너지원을 말합니다. 환경을 오염시키지 않는 친환경 에너지원 중 하나입니다. 적용 가능성 태양 에너지사실상 무제한이며 전 세계의 과학자들은 사용 가능성을 확장하는 시스템을 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 태양 에너지.

태양의 1제곱미터는 62,900kW의 에너지를 방출합니다. 이것은 대략 100만 개의 전등 전력에 해당합니다. 이러한 수치는 인상적입니다. 태양은 지구에 매초 80,000억 kW, 즉 세계의 모든 발전소보다 몇 배나 많은 양을 제공합니다. 현대 과학은 태양 에너지를 가장 완전하고 효율적으로 가장 안전한 것으로 사용하는 방법을 배우는 과제에 직면해 있습니다. 과학자들은 유비쿼터스 사용이 태양 에너지인류의 미래다.

현재와 ​​같은 사용 속도로 석탄과 가스의 세계 매장량은 향후 100년 동안 고갈되어야 합니다. 아직 탐사되지 않은 매장지에서 가연성 광물의 매장량은 2-3세기 동안 충분할 것으로 계산되었습니다. 그러나 동시에 우리 후손들은 이러한 에너지 운반체를 박탈당하고 연소 생성물은 환경에 막대한 피해를 줄 것입니다.

원자력은 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 1986년 4월의 체르노빌 사고는 원자력의 사용이 얼마나 심각한 결과를 초래할 수 있는지 보여주었습니다. 평화적 목적으로 원자력을 사용하는 것이 경제적으로 정당하다는 것은 전 세계의 대중이 인정하고 있지만 사용 시에는 가장 엄격한 안전 조치를 취해야 합니다.

따라서 가장 깨끗하고 안전한 에너지원은 태양입니다!

태양 에너지능동 및 수동 태양 에너지 시스템을 사용하여 유용한 에너지로 변환할 수 있습니다.

수동 태양 에너지 시스템.

수동적 사용의 가장 원시적인 방법 태양 에너지- 짙은 색의 물통입니다. 어두운 색, 축적 태양 에너지, 열로 변합니다 - 물이 가열됩니다.

그러나 수동 사용의 고급 방법이 있습니다. 태양 에너지. 건물을 설계할 때 기후 조건을 고려하고 건축 자재를 선택할 때 최대한 활용할 수 있는 건축 기술이 개발되었습니다. 태양 에너지난방 또는 냉방, 건물 조명용. 이러한 디자인으로 건물 구조 자체가 수집가이며 축적됩니다. 태양 에너지.

그래서 서기 100년에 Pliny Younger는 이탈리아 북부에 작은 집을 지었습니다. 방 중 하나에는 창문이 운모로 되어 있습니다. 이 방은 다른 방보다 따뜻했고 데우기 위해 더 적은 장작이 필요하다는 것이 밝혀졌습니다. 이 경우 운모는 열을 유지하는 절연체 역할을 했습니다.

현대식 건물 설계는 건물의 지리적 위치를 고려합니다. 따라서 북쪽 지역에는 많은 수의 남향 창을 제공하여 더 많은 햇빛과 열을 받아들이고, 동쪽과 서쪽에 창 수를 제한하여 여름에 햇빛의 흐름을 제한합니다. 이러한 건물에서 창 방향 및 위치, 열 부하 및 단열재는 설계의 단일 설계 시스템입니다.

이러한 건물은 환경 친화적이며 에너지 독립적이며 편안합니다. 방에 자연 채광이 많이 들어 자연과의 연결이 더 잘 느껴지며 전기도 크게 절약됩니다. 이러한 건물의 열은 벽, 천장, 바닥의 선택된 단열재로 인해 유지됩니다. 이 최초의 "태양열" 건물은 제2차 세계 대전 이후 미국에서 엄청난 인기를 얻었습니다. 이후 유가 하락으로 이러한 건축물에 대한 관심은 다소 시들해졌다. 그러나 지금은 세계적인 환경위기로 인해 재생에너지 시스템을 통한 환경사업에 대한 관심이 다시 증가하고 있다.

능동 태양 에너지 시스템

활성 사용 시스템의 핵심 태양 에너지태양열 집열기가 사용됩니다. 수집가, 흡수 태양 에너지, 열로 변환하여 냉각수를 통해 건물을 가열하고, 물을 가열하고, 전기 에너지 등으로 변환할 수 있습니다. 태양열 집열기는 열이 사용되는 산업, 농업, 가정 요구 사항의 모든 프로세스에서 사용할 수 있습니다.

수집가의 종류

공기 태양열 집열기

이것은 가장 간단한 유형의 태양열 집열기입니다. 그 디자인은 매우 단순하며 교외 지역에 있는 일반 온실의 효과와 유사합니다. 약간의 실험을 해보세요. 맑은 겨울날에는 창턱에 물건을 올려놓으면 햇빛이 비치게 하고 잠시 후 손바닥을 그 위에 올려 놓는다. 이 물체가 따뜻해졌다는 것을 느낄 것입니다. 그리고 창 밖에서는 - 20이 될 수 있습니다! 태양열 집열기의 작업은 이러한 원칙에 기초합니다.

수집기의 주요 요소는 열을 잘 전도하는 모든 재료로 만들어진 단열판입니다. 접시는 어두운 색으로 칠해져 있습니다. 태양 광선은 투명한 표면을 통과하여 판을 가열한 다음 공기 흐름으로 열을 실내로 전달합니다. 공기는 자연적인 관습이나 팬을 통해 통과하므로 열 전달이 향상됩니다.

그러나 이 시스템의 단점은 팬의 작동에 추가 비용이 든다는 점이다. 이 수집기는 낮 시간 동안 작동하므로 주요 난방원을 대체할 수 없습니다. 그러나 집열기를 주요 난방 또는 환기원에 장착하면 효율성이 불균형하게 증가합니다. 태양열 공기 수집기는 해수 담수화에도 사용할 수 있으므로 비용을 입방 미터당 40유로 센트로 줄일 수 있습니다.

태양열 집열기는 평평하고 진공 상태일 수 있습니다.

평평한 태양열 집열기

집열기는 태양 에너지를 흡수하는 요소, 코팅(금속 함량이 감소된 유리), 파이프라인 및 단열층으로 구성됩니다. 투명 코팅은 불리한 기후 조건으로부터 케이스를 보호합니다. 케이스 내부에서 태양 에너지 흡수기(흡수기)의 패널은 파이프를 통해 순환하는 냉각수에 연결됩니다. 파이프라인은 격자 형태 또는 구불구불한 형태일 수 있습니다. 냉각수는 입구에서 출구 파이프로 이동하여 점차 가열됩니다. 흡수체 패널은 열을 잘 전도하는 금속(알루미늄, 구리)으로 만들어집니다.

컬렉터는 열을 포착하여 열 에너지로 변환합니다. 이러한 수집기는 지붕에 장착하거나 건물 지붕에 배치하거나 별도로 배치할 수 있습니다. 이것은 사이트 디자인에 현대적인 느낌을 줄 것입니다.

진공 태양열 집열기

진공 수집기는 일년 내내 사용할 수 있습니다. 수집기의 주요 요소는 진공관입니다. 그들 각각은 두 개의 유리관으로 구성되어 있습니다. 파이프는 붕규산 유리로 만들어졌으며 내부는 반사를 최소화하면서 열 흡수를 제공하는 특수 코팅으로 코팅되어 있습니다. 공기는 튜브 사이의 공간에서 펌핑됩니다. 바륨 게터는 진공을 유지하는 데 사용됩니다. 좋은 상태의 진공관은 은색입니다. 흰색으로 보이면 진공이 사라진 것이며 튜브를 교체해야 합니다.

진공 수집기는 한 세트의 진공관(10-30)으로 구성되며 부동액(열 운반체)을 통해 저장 탱크로 열을 전달합니다. 진공 수집기의 효율성은 높습니다.

- 흐린 날씨에 진공관은 구름을 통과하는 적외선의 에너지를 흡수할 수 있습니다.

- 영하의 온도에서 작동할 수 있습니다.

태양 전지 패널.

태양 전지는 열 에너지를 포함하여 태양 에너지를 수신하고 변환하는 모듈 세트입니다. 그러나 이 용어는 전통적으로 식물전기 변환기에 할당되었습니다. 따라서 "태양 전지"라고 할 때 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 식물 전기 장치를 의미합니다.

태양 전지판은 전기 에너지를 지속적으로 생성하거나 추가 사용을 위해 축적할 수 있습니다. 최초로 태양광 전지가 우주 위성에 사용되었습니다.

태양 전지판의 장점은 설계의 최대 단순성, 간단한 설치, 최소한의 유지 보수 요구 사항 및 긴 서비스 수명입니다. 설치에는 추가 공간이 필요하지 않습니다. 유일한 조건은 오랫동안 그늘을 만들지 않고 작업 표면에서 먼지를 제거하는 것입니다. 현대 태양 전지판은 수십 년 동안 계속 작동할 수 있습니다! 이렇게 안전하고 효과적이며 작동 기간이 긴 시스템을 찾기가 어렵습니다! 그들은 흐린 날에도 하루 종일 에너지를 생산합니다.

태양 전지판은 적용 시 다음과 같은 단점이 있습니다.

- 오염에 대한 민감성. (배터리를 45도 각도로 놓으면 비나 눈에 씻겨나가므로 별도의 유지보수가 필요하지 않습니다.)

- 고온에 대한 민감성. (예, 100 - 125도까지 가열되면 태양열 패널이 꺼지고 냉각 시스템이 필요할 수 있습니다. 환기 시스템은 배터리에서 생성된 에너지의 작은 부분을 소비합니다. 태양 전지 패널의 현대적인 디자인은 시스템을 제공합니다 뜨거운 공기의 유출을 위해.)

- 높은 가격. (태양광 패널의 긴 서비스 수명을 고려할 때 구매 비용을 지불할 뿐만 아니라 전기 소비 비용을 절약하고 기존 연료를 절약하면서 환경 친화적임)

건설에서 태양 에너지 시스템의 사용.

현대 건축에서는 충전식 태양열 에너지원이 내장된 주택을 지을 계획이 점점 더 많아지고 있습니다. 태양 전지판은 건물의 지붕이나 특수 지지대에 설치됩니다. 이 건물은 조용하고 안정적이며 안전한 에너지원인 태양을 사용합니다. 태양 에너지는 조명, 공간 난방, 공기 냉각, 환기 및 발전에 사용됩니다.

우리는 태양계를 사용하는 몇 가지 혁신적인 건축 프로젝트를 제시합니다.

이 건물의 정면은 유리, 철, 알루미늄으로 만들어졌으며 태양열 에너지 축전지가 내장되어 있습니다. 생성된 에너지는 주택 거주자에게 자율적인 온수 공급과 전기를 공급할 뿐만 아니라 1년 내내 2.5km의 거리를 밝히기에 충분합니다.

이 집은 미국 학생들의 그룹에 의해 설계되었습니다. 이 프로젝트는 "설계, 주택 건설 및 태양 전지 패널 운영"경쟁에 제출되었습니다. 경쟁 조건: 경제적 효율성, 에너지 절약 및 매력을 갖춘 주거용 건물의 건축 설계를 제시합니다. 프로젝트의 저자는 프로젝트가 저렴하고 소비자에게 매력적이며 우수한 디자인과 최대 효율성을 결합한다는 것을 입증했습니다. (www.solardecathlon.gov에서 번역)

세계에서 태양 에너지 시스템의 사용.

사용 시스템 태양 에너지완벽하고 환경 친화적입니다. 전 세계적으로 엄청난 수요가 있습니다. 전 세계적으로 사람들은 가스 및 유가 상승으로 인해 기존 연료 사용을 포기하기 시작했습니다. 예를 들어, 2004년 독일에서. 가정의 47%에는 물 난방을 위한 태양열 집열기가 있었습니다.

세계의 많은 국가에서 사용 개발을위한 국가 프로그램 태양 에너지. 독일에서는 100,000개의 Solar Roofs 프로그램이고 미국에서는 유사한 프로그램이 Million Solar Roofs입니다. 1996년 독일, 오스트리아, 영국, 그리스 및 기타 국가의 건축가가 유럽 헌장을 개발했습니다. 태양 에너지건설 및 건축에서. 아시아에서 중국은 태양열 집열기 시스템이 건물 건설에 도입되고 현대 기술을 기반으로 한 현대 기술을 사용하는 데 앞장서고 있습니다. 태양 에너지산업에서.

많은 것을 시사하는 사실: 유럽 연합에 가입하기 위한 조건 중 하나는 국가의 에너지 시스템에서 대체 자원의 비율이 증가하는 것입니다. 2000년 6천만 평방 킬로미터의 태양열 집열기가 세계에서 일했고, 2010년까지 그 면적은 3억 평방 킬로미터로 증가했습니다.

전문가들은 시스템 시장이 태양 에너지러시아, 우크라이나 및 벨로루시 영토에서 만 형성되고 있습니다. 원자재가 너무 저렴해서 태양광 시스템을 위한 고가의 장비가 수요가 없었기 때문에 태양광 시스템은 대규모로 생산된 적이 없습니다. 예를 들어 러시아에서는 집열기 생산이 거의 완전히 중단되었습니다.

전통적인 에너지 운반선의 가격 상승과 관련하여 태양광 시스템 사용에 대한 관심이 되살아났습니다. 에너지 자원 부족을 겪고 있는 이들 국가의 여러 지역에서 태양광 시스템 사용을 위한 현지 프로그램이 채택되고 있지만 태양광 시스템은 광범위한 소비자 시장에 실제로 알려지지 않았습니다.

태양광 시스템 판매 및 사용 시장이 느리게 발전하는 주된 이유는 첫째, 높은 초기 비용과 둘째, 태양광 시스템의 가능성, 사용을 위한 고급 기술, 개발자에 대한 정보 부족입니다. 및 태양광 시스템 제조업체. 이 모든 것이 시스템에서 작동하는 시스템 사용의 효율성을 올바르게 평가하는 것을 가능하게 할 수는 없습니다. 태양 에너지.

태양열 집열기는 최종 제품이 아님을 명심해야 합니다. 최종 제품인 열, 전기, 온수를 얻으려면 설계, 설치에서 태양광 시스템의 시운전에 이르는 과정이 필요합니다. 태양열 집열기에 대한 거의 사용 가능한 경험에 따르면 이 작업은 기존 난방 장치를 설치하는 것보다 어렵지 않지만 경제적 효율성은 훨씬 높습니다.

벨로루시, 러시아, 우크라이나에는 난방 장비의 설계 및 설치와 관련된 많은 회사가 있지만 오늘날에는 전통적인 에너지 운반선이 우선합니다. 경제 프로세스 개발, 시스템 사용에 대한 세계 경험 태양 에너지미래가 대체 에너지원에 속해 있음을 보여줍니다. 가까운 장래에 태양광 시스템은 우리 시장에서 실질적으로 비어 있는 새로운 위치임을 알 수 있습니다.

태양 에너지 변환의 원리, 응용 및 전망

세계에는 전통적인 에너지원이 더 적습니다. 석유, 가스, 석탄의 재고가 고갈되고 조만간 소진될 것이라는 사실에 모든 것이 달려 있습니다. 이 시간까지 대체 에너지원이 발견되지 않으면 재앙이 인류를 기다립니다. 따라서 모든 선진국에서는 새로운 에너지원을 발굴하고 개발하기 위한 연구가 진행되고 있습니다. 첫 번째는 태양 에너지입니다. 고대부터 이 에너지는 가정, 건조 식품, 의류 등을 밝히는 데 사용되었습니다. 오늘날 태양 에너지는 가장 유망한 대체 에너지 중 하나입니다. 현재 태양 에너지를 전기 또는 열 에너지로 변환할 수 있는 디자인이 이미 많이 있습니다. 이 산업은 점차 성장하고 발전하고 있지만 다른 모든 곳과 마찬가지로 문제가 있습니다. 이 모든 것이 이 기사에서 논의될 것입니다.

태양 에너지는 지구상에서 가장 저렴한 재생 가능 자원 중 하나입니다. 국가 경제에서 태양 에너지를 사용하는 것은 환경 상태에 긍정적인 영향을 미칩니다. 왜냐하면 그것을 얻기 위해 우물을 시추하거나 광산을 개발할 필요가 없기 때문입니다. 또한 이러한 유형의 에너지는 무료이며 비용이 들지 않습니다. 당연히 장비 구입 및 설치 비용이 필요합니다.

문제는 태양이 간헐적인 에너지원이라는 점입니다. 따라서 필요한 것은 에너지의 축적과 다른 에너지원과 함께 사용하는 것입니다. 오늘날 주요 문제는 현대 장비가 태양 에너지를 전기 및 열 에너지로 변환하는 효율이 낮다는 것입니다. 따라서 모든 개발은 이러한 시스템의 효율성을 높이고 비용을 줄이는 것을 목표로 합니다.

그건 그렇고, 지구상의 많은 자원은 태양 에너지에서 파생됩니다.예를 들어, 재생 가능한 또 다른 원천인 바람은 태양 없이는 불지 않습니다. 물의 증발과 강에 축적되는 것도 태양의 작용으로 발생합니다. 아시다시피 물은 수력 발전에 사용됩니다. 바이오 연료도 태양 없이는 존재할 수 없습니다. 따라서 태양은 직접적인 에너지원 외에도 다른 에너지 영역에 영향을 미칩니다.

태양은 우리 행성의 표면에 방사선을 보냅니다. 지구 표면의 광범위한 복사 스펙트럼 중에서 3가지 유형의 파도가 도달합니다.

• 빛. 방출 스펙트럼에서 그것들은 약 49퍼센트입니다.
• 적외선. 그들의 점유율도 49%입니다. 이 파도 덕분에 지구가 따뜻해지고 있습니다.
• 자외선. 태양 복사의 스펙트럼에서 그들은 약 2%입니다. 그들은 우리 눈에 보이지 않습니다.

역사로의 여행

태양 에너지는 어떻게 오늘날까지 발전해 왔습니까? 인간은 고대부터 자신의 활동에 태양을 사용하는 것에 대해 생각해 왔습니다. 아르키메데스가 그의 도시 시라쿠사 근처에서 적 함대를 불태웠다는 전설을 모두 알고 있습니다. 그는 이를 위해 방화 거울을 사용했습니다. 수천 년 전 중동에서는 통치자의 궁궐을 태양으로 데운 물로 가열했습니다. 일부 국가에서는 소금을 얻기 위해 태양에 바닷물을 증발시킵니다. 과학자들은 종종 태양 에너지로 구동되는 가열 장치로 실험을 수행했습니다.

이러한 히터의 첫 번째 모델은 XVII-XVII 세기에 생산되었습니다. 특히 N. Saussure 연구원은 자신의 버전의 온수기를 선보였습니다. 유리 뚜껑이 있는 나무 상자입니다. 이 장치의 물은 섭씨 88도까지 가열되었습니다. 1774년 A. Lavoisier는 렌즈를 사용하여 태양의 열을 집중시켰습니다. 그리고 국부적으로 몇 초 안에 주철을 녹일 수 있는 렌즈도 등장했습니다.

태양 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 배터리는 프랑스 과학자들에 의해 만들어졌습니다. 19세기 말에 O. Musho 연구원은 렌즈를 사용하여 증기 보일러에 광선을 집중시키는 단열재를 개발했습니다. 이 보일러는 인쇄기를 작동하는 데 사용되었습니다. 그 당시 미국에서는 15마리의 "말"을 수용할 수 있는 태양으로 구동되는 유닛을 만드는 것이 가능했습니다.

오랫동안 태양 에너지를 사용하여 물을 증기로 만드는 방식에 따라 단열재가 생산되었습니다. 그리고 변환된 에너지는 일부 작업을 수행하는 데 사용되었습니다. 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 최초의 장치는 1953년 미국에서 만들어졌습니다. 그것은 현대 태양 전지판의 원형이 되었습니다. 그들의 작업의 기반이 되는 광전 효과는 19세기의 70년대에 발견되었습니다.

지난 세기의 30년대에 소련 A.F. Ioff의 학자는 반도체 광전지를 사용하여 태양 에너지를 변환할 것을 제안했습니다. 당시 배터리 효율은 1% 미만이었습니다. 태양 전지가 10-15%의 효율로 개발되기까지는 수년이 걸렸습니다. 그런 다음 미국인들은 현대적인 유형의 태양 전지 패널을 만들었습니다.

태양광 시스템에서 더 많은 전력을 얻기 위해 낮은 효율은 광전지의 증가된 면적으로 보상됩니다. 그러나 광전지의 실리콘 반도체는 매우 비싸기 때문에 이것은 선택 사항이 아닙니다. 효율성이 증가하면 재료 비용이 증가합니다. 이것은 태양 전지판의 대량 사용에 대한 주요 장애물입니다. 그러나 자원이 고갈됨에 따라 그 사용은 점점 더 수익성이 높아집니다. 또한 태양전지의 효율을 높이기 위한 연구도 멈추지 않습니다.

반도체 기반 배터리는 내구성이 뛰어나고 관리 자격이 필요하지 않습니다. 따라서 일상 생활에서 가장 자주 사용됩니다. 전체 태양광 발전소도 있습니다. 일반적으로 일년에 맑은 날이 많은 국가에서 만들어집니다. 이들은 이스라엘, 사우디 아라비아, 미국 남부, 인도, 스페인입니다. 이제 절대적으로 환상적인 프로젝트가 있습니다. 예를 들어, 대기권 밖의 태양광 발전소. 그곳에서 햇빛은 아직 에너지를 잃지 않았습니다. 즉, 방사선은 궤도에서 포착된 다음 마이크로파로 변환되도록 제안됩니다. 그러면 이 형태로 에너지가 지구로 보내질 것입니다.

태양 에너지 변환

먼저 태양 에너지를 어떻게 표현하고 평가할 수 있는지에 대해 말할 가치가 있습니다.

태양 에너지의 양을 어떻게 추정할 수 있습니까?

전문가들은 태양 상수와 같은 값을 평가하는 데 사용합니다. 1367 와트와 같습니다. 이것은 행성의 평방 미터당 태양 에너지의 양입니다. 약 4분의 1이 대기에서 손실됩니다. 적도에서 최대 값은 평방 미터당 1020와트입니다. 낮과 밤, 광선 입사각의 변화를 고려하여 이 값을 3배 더 줄여야 합니다.

태양 에너지 소스에 대한 버전은 매우 다릅니다. 현재 전문가들은 4개의 H2 원자가 He 핵으로 변형된 결과 에너지가 방출된다고 말합니다. 이 과정은 상당한 양의 에너지를 방출하면서 진행됩니다. 비교를 위해 H2 1g의 변환 에너지가 탄화수소 15톤을 태울 때 방출되는 에너지와 비슷하다고 상상해 보십시오.

변환 방법

오늘날 과학에는 순수한 형태의 태양 에너지에 작용하는 장치가 없기 때문에 다른 유형으로 변환해야 합니다. 이를 위해 태양 전지 패널 및 수집기와 같은 장치가 만들어졌습니다. 배터리는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 그리고 수집기는 열 에너지를 생성합니다. 이 두 가지 유형을 결합한 모델도 있습니다. 그들은 하이브리드라고합니다.

태양 에너지를 변환하는 주요 방법은 다음과 같습니다.

• 광전;
• 태양열;
• 뜨거운 공기;
• 태양열기구 발전소.

첫 번째 방법이 가장 일반적입니다. 태양의 영향을 받아 전기를 생산하는 태양광 패널을 사용합니다. 대부분의 경우 실리콘으로 만들어집니다. 이러한 패널의 두께는 1/10밀리미터입니다. 이러한 패널은 태양광 모듈(배터리)로 결합되어 태양에 설치됩니다. 가장 자주 그들은 집 지붕에 배치됩니다. 원칙적으로 바닥에 놓는 것을 막는 것은 없습니다. 주변에 큰 물체, 다른 건물 및 그림자를 드리울 수 있는 나무가 없어야 합니다.

광전지 외에도 박막이나 전기 에너지를 생성하는 데 사용됩니다. 그들의 장점은 얇은 두께이고 단점은 효율성이 감소한다는 것입니다. 이러한 모델은 종종 다양한 가제트의 휴대용 충전기에 사용됩니다.

열풍 변환 방법에는 기류의 에너지를 얻는 것이 포함됩니다. 이 흐름은 터보 제너레이터로 향합니다. 풍선 발전소에서는 태양 에너지의 영향으로 풍선 풍선에서 수증기가 생성됩니다. 풍선 표면은 태양 광선을 흡수하는 특수 코팅으로 덮여 있습니다. 이러한 발전소는 풍선의 증기 공급으로 인해 흐린 날씨와 야간에도 작동할 수 있습니다.

태양 에너지는 특수 집열기에서 에너지 캐리어의 표면을 가열하는 것을 기반으로 합니다. 예를 들어 가정 난방 시스템의 물을 가열할 수 있습니다. 물뿐만 아니라 공기도 열 운반체로 사용할 수 있습니다. 그것은 수집기에서 가열되어 집의 환기 시스템으로 공급될 수 있습니다.

이 모든 시스템은 상당히 고가이지만 개발 및 개선이 점진적으로 계속되고 있습니다.

태양 에너지의 장점과 단점

장점

• 무료입니다. 태양 에너지의 주요 장점 중 하나는 비용이 들지 않는다는 것입니다. 태양 전지판은 상당히 풍부한 실리콘을 사용하여 만들어집니다.
• 부작용이 없습니다. 에너지 변환 과정은 소음, 유해한 배출 및 폐기물, 환경 영향 없이 이루어집니다. 이것은 열, 수력 및 원자력에 대해서는 말할 수 없습니다. 모든 기존 소스는 어떤 방식으로든 OS에 해를 끼칩니다.
• 안전과 신뢰성. 장비는 내구성이 있습니다(최대 30년 사용). 20-25년 사용 후 태양 전지는 액면가의 80%까지 손실됩니다.
• 재활용. 태양 전지판은 완전히 재활용 가능하며 생산에 재사용할 수 있습니다.
• 유지 보수 용이. 장비는 배포 및 오프라인 작업이 매우 간단합니다.
• 개인 가정에서 사용하기에 적합합니다.
• 미학. 외관을 손상시키지 않고 건물의 지붕이나 정면에 설치할 수 있습니다.
• 보조 전원 공급 시스템으로 잘 통합되었습니다.