Soʻnggi yillarda olimlar muqobil energiya manbalariga alohida qiziqish bildirishdi. Neft va gaz ertami-kechmi tugaydi, shuning uchun biz hozirdan bu holatda qanday omon qolishimiz haqida o'ylashimiz kerak. Shamol tegirmonlari Evropada faol foydalanilmoqda, kimdir okeandan energiya olishga harakat qilmoqda va biz quyosh energiyasi haqida gapiramiz. Axir, osmonda deyarli har kuni ko'radigan yulduz bizga qayta tiklanmaydigan resurslarni tejash va atrof-muhitni yaxshilashga yordam beradi. Quyoshning Yer uchun qiymatini ortiqcha baholash qiyin - u issiqlik, yorug'lik beradi va sayyoradagi barcha hayotning ishlashiga imkon beradi. Xo'sh, nega boshqa foydalanishni topmaysiz?
Biroz tarix
19-asr oʻrtalarida fizik Aleksandr Edmond Bekkerel fotovoltaik effektni kashf qildi. Va asrning oxiriga kelib, Charlz Fritts quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantira oladigan birinchi qurilmani yaratdi. Buning uchun yupqa oltin qatlami bilan qoplangan selen ishlatilgan. Ta'sir zaif edi, lekin bu ixtiro ko'pincha quyosh energiyasi davrining boshlanishi bilan bog'liq. Ba'zi olimlar bu formulaga qo'shilmaydilar. Ular quyosh energiyasi davrining asoschisini dunyoga mashhur olim Albert Eynshteyn deb atashadi. 1921 yildayili u tashqi fotoelektrik effekt qonunlarini tushuntirgani uchun Nobel mukofotini oldi.
Quyosh energetikasi rivojlanishning istiqbolli yo'lidir. Ammo uning har bir xonadonga kirishi uchun juda ko'p to'siqlar mavjud - asosan iqtisodiy va ekologik. Quyosh panellarining narxi nimadan iborat, ular atrof-muhitga qanday zarar etkazishi va energiya ishlab chiqarishning yana qanday usullari haqida biz quyida bilib olamiz.
Tejamkorlik usullari
Quyosh energiyasini o'zlashtirish bilan bog'liq eng dolzarb vazifa nafaqat uni olish, balki uni to'plashdir. Va bu eng qiyin narsa. Hozirda olimlar quyosh energiyasini to‘liq o‘zlashtirishning atigi 3 ta usulini ishlab chiqdilar.
Birinchisi parabolik oynadan foydalanishga asoslangan va biroz kattalashtirish oynasi bilan oʻynashga oʻxshaydi, bu bolalikdan hammaga tanish. Nur linzalardan o'tib, bir nuqtada to'planadi. Agar siz bu joyga qog'oz varaq qo'ysangiz, u yonadi, chunki kesishgan quyosh nurlarining harorati nihoyatda yuqori. Parabolik oyna - bu sayoz idishga o'xshash botiq disk. Bu oyna, kattalashtiruvchi oynadan farqli o'laroq, quyosh nurini o'tkazmaydi, lekin aks ettiradi, uni bir nuqtada to'playdi, bu odatda suv bilan qora quvurga yo'n altiriladi. Bu rang yorug'likni eng yaxshi qabul qilgani uchun ishlatiladi. Quvurdagi suv quyosh nuri bilan isitiladi va uni elektr energiyasi ishlab chiqarish yoki kichik uylarni isitish uchun ishlatish mumkin.
Yassi isitgich
Ushbu usuldan foydalaniladibutunlay boshqacha tizim. Quyosh energiyasini qabul qiluvchi qurilma ko'p qatlamli tuzilishga o'xshaydi. Uning ishlash printsipi quyidagicha ko'rinadi.
Shishadan oʻtib, nurlar qorongʻulashgan metallga tegadi, siz bilganingizdek, yorugʻlikni yaxshiroq yutadi. Quyosh nurlari issiqlik energiyasiga aylanadi va temir plastinka ostida joylashgan suvni isitadi. Bundan tashqari, hamma narsa birinchi usulda bo'lgani kabi sodir bo'ladi. Isitilgan suv xonani isitish uchun ham, elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ham ishlatilishi mumkin. To‘g‘ri, bu usulning samaradorligi hamma joyda qo‘llash uchun yetarli darajada yuqori emas.
Qoidaga koʻra, shu yoʻl bilan olingan quyosh energiyasi issiqlik hisoblanadi. Elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun uchinchi usul ko'proq qo'llaniladi.
Quyosh xujayralari
Energiya olishning bu usuli bilan biz eng muhimi tanishmiz. Bu ko'plab zamonaviy uylarning tomlarida joylashgan turli xil batareyalar yoki quyosh panellaridan foydalanishni o'z ichiga oladi. Ushbu usul ilgari tavsiflanganidan ko'ra murakkabroq, ammo ancha istiqbolli. Aynan u quyosh energiyasini sanoat miqyosida elektr energiyasiga aylantirish imkonini yaratgan.
Nurlarni olish uchun moʻljallangan maxsus panellar boyitilgan kremniy kristallaridan tayyorlangan. Quyosh nurlari ularga tushib, elektronni orbitadan chiqarib yuboradi. Boshqasi darhol o'z o'rnini egallashga intiladi, shuning uchun oqim hosil qiluvchi uzluksiz harakatlanuvchi zanjir olinadi. Agar kerak bo'lsa, u darhol qurilmalarni ta'minlash uchun ishlatiladi yoki shaklda to'planadimaxsus batareyalarda elektr quvvati.
Ushbu usulning mashhurligi atigi bir kvadrat metr quyosh panellaridan 120 vattdan ortiq quvvat olish imkonini berishi bilan oqlanadi. Shu bilan birga, panellar nisbatan kichik qalinlikka ega, bu ularni deyarli hamma joyda joylashtirish imkonini beradi.
Kremniy panellar turlari
Quyosh batareyalarining bir nechta turlari mavjud. Birinchisi bitta kristalli kremniy yordamida amalga oshiriladi. Ularning samaradorligi taxminan 15% ni tashkil qiladi. Bu quyosh panellari eng qimmat.
Polikristalli kremniydan tayyorlangan elementlarning samaradorligi 11% ga etadi. Ular arzonroq, chunki ular uchun material soddalashtirilgan texnologiya yordamida olinadi. Uchinchi tur eng tejamkor va minimal samaradorlikka ega. Bu amorf kremniydan yasalgan panellar, ya'ni kristalli bo'lmagan. Past samaradorlikka qo'shimcha ravishda ular yana bir muhim kamchilikka ega - mo'rtlik.
Ba'zi ishlab chiqaruvchilar samaradorlikni oshirish uchun quyosh panelining ikkala tomonidan foydalanadilar - orqa va old. Bu sizga yorug'likni katta hajmda olish imkonini beradi va olingan energiya miqdorini 15-20% ga oshiradi.
Mahalliy ishlab chiqaruvchilar
Yerda quyosh energiyasi keng tarqalmoqda. Mamlakatimizda ham bu sohani o‘rganishga qiziqish bildirmoqda. Rossiyada muqobil energetikani rivojlantirish unchalik faol emasligiga qaramay, ba'zi muvaffaqiyatlarga erishildi. Hozirgi vaqtda bir nechta tashkilotlar quyosh energiyasi uchun panellarni yaratish bilan shug'ullanadi - asosanturli sohalardagi ilmiy institutlar va elektr jihozlarini ishlab chiqaruvchi zavodlar.
- NPF "Kvark".
- OAJ Kovrov mexanika zavodi.
- Umumrossiya qishloq xoʻjaligini elektrlashtirish ilmiy-tadqiqot instituti.
- NNT muhandisligi.
- AO VEYA.
- OAJ "Ryazan metall-keramika asboblari zavodi".
- OAJ Pravdinskiy Pozit elektr manbalari tajriba zavodi.
Bu Rossiyada muqobil energiyani rivojlantirishda faol ishtirok etayotgan korxonalarning faqat kichik bir qismi.
Atrof-muhitga ta'siri
Ko'mir va neft energiya manbalaridan voz kechish nafaqat bu resurslarning ertami kech tugashi bilan bog'liq. Gap shundaki, ular atrof-muhitga katta zarar etkazadi - ular tuproq, havo va suvni ifloslantiradi, odamlarda kasalliklarning rivojlanishiga hissa qo'shadi va immunitetni pasaytiradi. Shuning uchun muqobil energiya manbalari ekologik toza bo'lishi kerak.
Fotovoltaik xujayralar ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan kremniyning o'zi xavfsiz, chunki u tabiiy materialdir. Ammo uni tozalashdan keyin chiqindilar qoladi. Ular noto'g'ri ishlatilsa, odamlar va atrof-muhitga zarar etkazishi mumkin.
Bundan tashqari, quyosh panellari bilan toʻliq toʻldirilgan hududda tabiiy yorugʻlik buzilishi mumkin. Bu mavjud ekotizimdagi o'zgarishlarga olib keladi. Biroq, umuman olganda, quyosh energiyasini aylantirish uchun mo'ljallangan qurilmalarning atrof-muhitga ta'siri minimaldir.
Iqtisodiyot
Quyosh panellarini ishlab chiqarish uchun eng katta xarajatlar xom ashyoning yuqori narxi bilan bog'liq. Biz allaqachon bilib olganimizdek, kremniy yordamida maxsus panellar yaratiladi. Ushbu mineral tabiatda keng tarqalganligiga qaramay, uni qazib olish bilan bog'liq katta muammolar mavjud. Gap shundaki, er qobig'i massasining to'rtdan biridan ko'prog'ini tashkil etuvchi kremniy quyosh batareyalarini ishlab chiqarish uchun mos emas. Ushbu maqsadlar uchun faqat sanoat usuli bilan olingan eng toza material mos keladi. Afsuski, qumdan eng toza kremniyni olish juda muammoli.
Ushbu resursning narxi atom elektr stansiyalarida ishlatiladigan uran bilan solishtirish mumkin. Shuning uchun quyosh panellarining narxi hozirda ancha yuqori darajada qolmoqda.
Zamonaviy texnologiyalar
Quyosh energiyasidan foydalanishga birinchi urinishlar uzoq vaqt oldin paydo bo'lgan. O'shandan beri ko'plab olimlar eng samarali asbob-uskunalarni izlashda faol ishtirok etishdi. Bu nafaqat tejamkor, balki ixcham bo'lishi kerak. Uning samaradorligi maksimal darajada bo'lishi kerak.
Quyosh energiyasini qabul qilish va aylantirish uchun ideal qurilmaga dastlabki qadamlar kremniy batareyalar ixtirosi bilan qilingan. Albatta, narx ancha yuqori, lekin panellar uylarning tomlari va devorlariga joylashtirilishi mumkin, bu erda ular hech kimni bezovta qilmaydi. Va bunday batareyalarning samaradorligi shubhasizdir.
Lekin quyosh energiyasining mashhurligini oshirishning eng yaxshi usuli uni arzonlashtirishdir. Nemis olimlari allaqachon kremniyni sintetik tolalar bilan almashtirishni taklif qilishganmato yoki boshqa materiallar. Bunday quyosh batareyasining samaradorligi juda yuqori emas. Ammo sintetik tolalar bilan kesishgan ko'ylak hech bo'lmaganda smartfon yoki o'yinchini elektr energiyasi bilan ta'minlashi mumkin. Nanotexnologiyalar sohasida ham faol ishlar olib borilmoqda. Ehtimol, ular quyoshni bu asrning eng mashhur energiya manbai bo'lishiga imkon beradi. Norvegiyadan kelgan Scates AS mutaxassislari nanotexnologiya quyosh panellari narxini 2 baravar kamaytirishini aytishgan.
Uy uchun quyosh energiyasi
Oʻz-oʻzini taʼminlovchi uy-joy koʻpchilikning orzusi: markazlashgan isitish tizimiga bogʻliqlik yoʻq, toʻlovlarni toʻlashda muammolar yoʻq va atrof-muhitga zarar yetkazilmaydi. Allaqachon ko'plab mamlakatlar faqat muqobil manbalardan olinadigan energiyani iste'mol qiladigan uy-joylarni faol ravishda qurmoqda. Bunga yorqin misol quyosh uyi deb ataladi.
Qurilish jarayonida u an'anaviyga qaraganda ko'proq sarmoya talab qiladi. Ammo bir necha yillik faoliyatdan so'ng barcha xarajatlar o'zini oqlaydi - siz isitish, issiq suv va elektr energiyasi uchun to'lashingiz shart emas. Quyosh uyida bu kommunikatsiyalarning barchasi tomga o'rnatilgan maxsus fotovoltaik panellarga bog'langan. Qolaversa, shu yo‘l bilan olingan energiya resurslari nafaqat joriy ehtiyojlarga sarflanadi, balki tunda va bulutli havoda foydalanish uchun ham to‘planadi.
Hozirda bunday uylarni qurish nafaqat quyosh energiyasini olish eng oson boʻlgan ekvatorga yaqin mamlakatlarda amalga oshirilmoqda. Ular ham o'rnatilganKanada, Finlyandiya va Shvetsiya.
Ijobiy va kamchiliklar
Quyosh energiyasidan hamma joyda foydalanish imkonini beruvchi texnologiyalarni ishlab chiqish faolroq boʻlishi mumkin. Ammo bu hali ham ustuvor emasligining ma'lum sabablari bor. Yuqorida aytib o'tganimizdek, panellarni ishlab chiqarish jarayonida atrof-muhitga zararli moddalar ishlab chiqariladi. Bundan tashqari, tayyor uskunada galiy, mishyak, kadmiy va qo'rg'oshin mavjud.
Fotovoltaik panellarni qayta ishlash zarurati ham koʻplab savollar tugʻdiradi. 50 yillik faoliyatdan keyin ular yaroqsiz holga keladi va qandaydir tarzda yo'q qilinishi kerak. Bu tabiatga katta zarar keltiradimi? Shuni ham hisobga olish kerakki, quyosh energiyasi o'zgaruvchan resurs bo'lib, uning samaradorligi kun va ob-havoga bog'liq. Va bu muhim kamchilik.
Ammo, albatta, ortiqcha tomonlari bor. Quyosh energiyasini Yerning deyarli istalgan joyidan qazib olish mumkin, uni ishlab chiqarish va konvertatsiya qilish uchun uskunalar smartfon orqasiga sig‘adigan darajada kichik bo‘lishi mumkin. Eng muhimi, bu qayta tiklanadigan resurs, ya'ni quyosh energiyasi miqdori kamida yana ming yil davomida o'zgarishsiz qoladi.
Istiqbollar
Quyosh energetikasi sohasidagi texnologiyalarning rivojlanishi elementlarni yaratish xarajatlarini kamaytirishga olib kelishi kerak. Derazalarga o'rnatilishi mumkin bo'lgan shisha panellar allaqachon paydo bo'ladi. Nanotexnologiyaning rivojlanishi quyosh panellariga purkaladigan va kremniy qatlamini almashtira oladigan bo'yoq ixtiro qilish imkonini berdi. Agar quyosh energiyasi narxi haqiqatan ham bir necha baravar arzonlashsa, uning mashhurligi ham bir necha barobar ortadi.
Yakka tartibdagi foydalanish uchun kichik panellarni yaratish odamlarga quyosh energiyasidan istalgan muhitda - uyda, mashinada yoki hatto shahar tashqarisida foydalanish imkonini beradi. Ularning taqsimlanishi tufayli markazlashtirilgan elektr tarmog'idagi yuk kamayadi, chunki odamlar kichik elektronikalarni o'zlari zaryadlashlari mumkin bo'ladi.
Shell ekspertlarining fikricha, 2040-yilga borib dunyo energiyaning qariyb yarmi qayta tiklanadigan manbalardan ishlab chiqariladi. Hozirda Germaniyada quyosh energiyasi iste'moli faol o'sib bormoqda va batareya quvvati 35 Gigavattdan oshadi. Yaponiya ham ushbu sohani faol rivojlantirmoqda. Bu ikki davlat quyosh energiyasidan foydalanish bo‘yicha dunyoda yetakchi hisoblanadi. Amerika Qo'shma Shtatlari yaqin orada ularga qo'shilishi mumkin.
Boshqa muqobil energiya manbalari
Olimlar yana nimadan elektr yoki issiqlik ishlab chiqarish mumkinligi haqida bosh qotirishdan toʻxtamaydilar. Mana eng istiqbolli muqobil energiya manbalariga misollar.
Shamol tegirmonlarini endi deyarli har qanday mamlakatda topish mumkin. Hatto ko'plab Rossiya shaharlarining ko'chalarida ham shamol energiyasidan o'zlarini elektr energiyasi bilan ta'minlaydigan chiroqlar o'rnatilgan. Albatta, ularning narxi o'rtacha qiymatdan yuqori, lekin vaqt o'tishi bilan ular bu farqni qoplaydi.
Ancha vaqt oldin, energiya yordamida energiya olish imkonini beruvchi texnologiya ixtiro qilingan edi.okean yuzasida va chuqurlikdagi suv haroratining farqi. Xitoy bu yo'nalishni faol rivojlantirmoqda. Kelgusi yillarda, O'rta Qirollik qirg'oqlarida ular ushbu texnologiyada ishlaydigan eng yirik elektr stantsiyasini qurmoqchi. Dengizdan foydalanishning boshqa usullari mavjud. Masalan, Avstraliyada ular oqim kuchidan energiya ishlab chiqaradigan elektr stansiyasini yaratishni rejalashtirmoqda.
Elektr yoki issiqlik ishlab chiqarishning boshqa koʻplab usullari mavjud. Ammo boshqa ko'plab variantlar fonida quyosh energiyasi haqiqatan ham fan rivojida istiqbolli yo'nalish hisoblanadi.
