태양 에너지의 사용, 태양 에너지 - 개발의 역사, 장단점

대체 에너지에 대한 유행이 탄력을 받고 있습니다. 또한 조수, 바람, 태양열과 같은 재생 가능 에너지원에 중점을 둡니다. 태양 에너지(또는 광전지)는 가장 빠르게 성장하는 산업 분야 중 하나로 간주됩니다. 다가오는 시대의 모든 에너지가 태양 에너지를 기반으로 할 것이라는 사실과 같은 매우 낙관적인 진술이 자주 있습니다.

엄밀히 말하면 태양이라는 별의 에너지는 석탄, 석유, 가스 등 모든 유형의 화석 연료에 "보존된" 형태로 존재합니다. 이 에너지는 복잡한 생물학적 과정으로 인해 탄소 화석으로 변하는 햇빛과 열을 소비하는 식물의 성장 단계에서 축적되기 시작합니다. 물의 에너지, 그 순환도 태양에 의해 지원됩니다.

대기 상한에서의 태양 에너지 밀도는 1350W/m2이며, 이를 «태양 상수»라고 합니다. 태양 광선이 지구 대기를 통과할 때 일부 방사선은 산란됩니다.그러나 지구 표면에서도 그 밀도는 흐린 날씨에도 충분히 사용할 수 있습니다.

개발의 역사

광전지 효과(즉, 균질한 광여기가 있는 균질한 물질에 정지 전류가 나타나는 현상)는 1839년 프랑스 물리학자 Alexandre-Edmond Becquerel에 의해 발견되었습니다. 조금 후에 영국인 Willoughby Smith와 독일인 Heinrich-Rudolph Hertz는 독립적으로 셀레늄의 광전도성과 자외선 광전도성을 발견했습니다.

1888년 미국에서 최초의 "태양 복사 회수 장치"가 특허를 받았습니다. 광전도성 분야에서 러시아 과학자들의 첫 번째 업적은 1938년으로 거슬러 올라갑니다. 그런 다음 학자 Abram Joffe의 실험실에서 처음으로 태양 에너지에 사용할 계획인 태양 에너지 변환 요소가 만들어졌습니다.

지상 태양 에너지의 개발은 우주 목적을 위한 태양 전지 분야의 과학자들(Leningrad-Petersburg 과학 학교 물리학자 Boris Kolomiets 및 Yuri Maslakovts 포함)의 많은 작업이 선행되었습니다. 그들은 Leningrad Institute of Physics and Technology에서 탈륨 황으로 광전지를 만들었습니다. 그 효율은 1 %였습니다. 그 당시의 실제 기록이었습니다.

Abram Joffe는 또한 현재 인기 있는 설치 솔루션의 저자가 되었습니다. 광전지 옥상에서 (당시 아무도 화석 연료 부족을 경험하지 않았기 때문에 처음에는 아이디어가 널리 퍼지지 않았지만). 오늘날 독일, 미국, 일본, 이스라엘과 같은 국가에서는 건물 지붕에 태양 전지판을 점점 더 많이 설치하여 "에너지 효율적인 주택"을 만들고 있습니다.

태양 에너지는 20세기 후반에 더 많은 관심을 끌기 시작했습니다.이 분야의 실용적인 개발 덕분에 냉각수가 직접 태양 복사로 가열되고 터보 발전기가 보일러에서 생성된 증기를 구동하는 화력 발전소가 만들어졌습니다.

지식이 축적되고 이론에서 실천으로 발전함에 따라 태양광 발전의 수익성 문제가 제기됩니다. 처음에 태양 에너지의 작업은 예를 들어 접근하기 어렵거나 중앙 전기 시스템에서 멀리 떨어진 지역 물체의 공급을 넘어서지 않았습니다. 이미 1975년에 지구상의 모든 태양열 설비의 총 전력은 300kW에 불과했고 최고 킬로와트 전력의 가격은 2만 달러에 달했습니다.

태양광 발전소의 작동 원리:

태양 에너지가 전기로 변환되는 방법

일반적인 유형의 태양 전지판

그러나 물론 경제적 요소를 고려하지 않더라도 태양광 발전을 시작하려면 훨씬 더 높은 효율성이 필요했습니다. 그리고 그들은 그것을 어느 정도 달성했습니다. 최신 실리콘 반도체 생성기의 효율은 이미 15-24%입니다. 태양전지 및 모듈의 효율), 이것이 오늘날 (가격 하락뿐만 아니라) 지속적인 수요가 있는 이유입니다.

태양 전지 패널 생산은 Siemens, Kyocera, Solarex, BP Solar, Shell 등과 같은 주요 글로벌 기업에서 마스터했습니다. 반도체 태양전지의 설치 전력 1와트 비용이 2달러로 떨어졌다.

소비에트 시대에도 4,000km2의 태양광 모듈이 전 세계의 연간 전기 수요를 충당할 수 있는 것으로 추정되었습니다. 그리고 당시 배터리의 효율은 6%를 초과하지 않았습니다.

지난 세기에 미국, 프랑스, ​​스페인, 이탈리아 및 기타 "태양광" 국가에 10메가와트 태양광 발전소(SPP)가 설립되었습니다. 소련에서는 5MW 용량의 최초의 실험용 태양열 발전소가 Kerch 반도에 건설되었으며 연간 맑은 날의 수가 이 지역에서 가장 높은 곳 중 하나입니다.

이 스테이션 중 일부는 여전히 작동 중이고 많은 스테이션이 기능을 중단했지만 원칙적으로 현대 태양 광 발전 시스템과 경쟁할 수 없다고 말하는 것이 안전합니다.

태양열 발전소:

태양광 발전소의 종류

부유식 태양광 발전소

태양광 집광기

전문가

태양 에너지의 장점은 누구에게나 명백하며 자세한 설명이 필요하지 않습니다.

첫째, 태양의 자원은 오래 지속될 것입니다. 과학자들은 별의 수명을 약 50억 년으로 추정합니다.

둘째, 태양 에너지의 사용은 온실 가스 배출, 지구 온난화 및 일반적인 환경 오염을 위협하지 않습니다. 지구의 생태 균형에 영향을 미치지 않습니다.

연간 1MW 용량의 태양광 발전소는 약 200만 kW를 생산하며 이는 가스 약 11,000톤, 석유 제품 1.1-1.5천 톤, 석탄의 경우 연소 발전소에 비해 이산화탄소 배출을 방지합니다. 1,7-2,3천 톤...

단점

태양 에너지의 병목 현상에는 첫째, 여전히 충분히 높지 않은 효율성과 둘째, 킬로와트시당 비용이 충분히 낮지 않은 것이 포함됩니다. 이는 재생 가능한 에너지원의 광범위한 사용에 대한 의문을 제기합니다.

이에 더해 지구 표면에 상당량의 태양 복사가 제어할 수 없이 산란된다는 사실도 있습니다.

환경의 안전 또한 엄격하게 문제가 됩니다. 결국 사용된 요소를 폐기하는 방법이 아직 명확하지 않습니다.

마지막으로, 그들이 뭐라고 말하든 태양 에너지 연구의 정도는 아직 완벽하지 않습니다.

태양 에너지의 가장 약한 고리는 배터리의 낮은 효율입니다. 이 문제에 대한 해결책은 시간 문제일 뿐입니다.

용법

예, 태양으로부터 에너지를 얻는 것이 가장 저렴한 프로젝트는 아닙니다. 그러나 먼저 지난 30년 동안 광전지를 사용하여 생성된 1와트가 10배 저렴해졌습니다. 둘째, 전통적인 에너지원에 대한 의존도를 줄이려는 유럽 국가들의 욕구가 태양 에너지의 역할을 합니다. 또한 교토 의정서를 잊지 마십시오. 이제 우리는 태양 에너지가 과학의 관점과 상업의 관점 모두에서 꾸준한 속도로 발전하고 있다고 말할 수 있습니다.

오늘날 태양 에너지는 세 가지 목적으로 가장 활발하게 사용됩니다.

• 난방 및 온수 및 에어컨;

• 태양 광전지 변환기를 사용하여 전기 에너지로 변환;

• 열주기 기반의 대규모 발전.

태양 에너지를 전기로 변환할 필요는 없지만 열로 사용하는 것은 충분히 가능합니다. 예를 들어, 주거 및 산업 시설의 난방 및 온수용.

태양열 난방 시스템 설계 작동 원리의 기본은 부동액 가열입니다.그런 다음 열은 일반적으로 지하실에 있는 저장 탱크로 옮겨져 그곳에서 소비됩니다.

태양광 에너지의 가장 큰 잠재 소비자 중 하나는 연간 수백 메가와트의 피크 태양 에너지를 독립적으로 소비할 수 있는 농업 부문입니다. 여기에 내비게이션 지원, 통신 시스템용 전력, 리조트 및 건강 및 관광 사업용 시스템, 빌라, 태양광 가로등 등을 추가할 수 있습니다.

오늘날 평신도의 관점에서 볼 때 태양 에너지를 사용하는 방법은 완전히 환상적일 가능성이 심각하게 고려되고 있습니다. 예를 들어, 태양열 발전소 주변을 궤도에 진입시키는 프로젝트 또는 훨씬 더 환상적으로는 달의 태양광 발전소 프로젝트입니다.

실제로 그러한 프로젝트가 있습니다. 우주에서 태양 에너지의 집중도는 우리의 푸른 행성에 비해 훨씬 높습니다. 지향성 광선(레이저) 또는 초고주파(마이크로파) 방사선을 사용하여 지구로 에너지를 전송할 수 있습니다.

주제 계속: 세계에서 태양 에너지를 성장