Дэлхий дээрх нарны эрчим хүчийг ашиглах. Дэлхий дээр нарны эрчим хүчийг ашиглах хэтийн төлөв

2024 Зохиолч: Henry Conors | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-02-12 10:54

Өнөөдөр эрчим хүчний хэрэглээний асуудал нэлээд хурцаар тавигдаж байна - манай гарагийн нөөц хязгааргүй биш бөгөөд оршин тогтнох хугацаандаа хүн төрөлхтөн байгалиас өгсөн зүйлийг бараг сүйрүүлсэн. Одоогийн байдлаар нүүрс, газрын тосны олборлолт эрчимтэй явагдаж байгаа бөгөөд нөөц нь өдрөөс өдөрт багасч байна. Сэтгэлгээний хүч нь хүн төрөлхтөнд ирээдүй рүү гайхалтай алхам хийж, атомын энергийг ашиглах боломжийг олгосон бөгөөд энэ ач ивээлтэй хамт байгаль орчинд асар их аюул авчирсан.

Байгаль орчны асуудал ч багагүй хурцаар тавигдаж байна - нөөцийг идэвхтэй олборлох, цаашид ашиглах нь манай гарагийн төлөв байдалд сөргөөр нөлөөлж, хөрсний шинж чанар төдийгүй цаг уурын нөхцөл байдлыг өөрчилдөг.

Тийм ч учраас ус, салхи зэрэг байгалийн эрчим хүчний эх үүсвэрт онцгой анхаарал хандуулсаар ирсэн. Эцэст нь, хүн төрөлхтөн олон жилийн идэвхтэй судалгаа, боловсруулалтын үр дүнд дэлхий дээр нарны эрчим хүчийг ашиглах "том болсон". Түүний тухай бид цаашид хэлэлцэх болно.

Энэ юу нь тийм сэтгэл татам юм

Тодорхой жишээнүүд рүү шилжихээсээ өмнө дэлхийн судлаачид яагаад ийм төрлийн эрчим хүч үйлдвэрлэхийг сонирхож байдгийг олж мэдье. Үүний гол хөрөнгийг шавхагдашгүй гэж нэрлэж болно. Олон тооны таамаглалыг үл харгалзан Нар шиг од ойрын ирээдүйд унтрах магадлал маш бага байна. Энэ нь хүн төрөлхтөн цэвэр эрчим хүчийг байгалийн жамаар хүлээн авах боломжтой гэсэн үг.

Дэлхий дээр нарны эрчим хүчийг ашиглах хоёр дахь эргэлзээгүй давуу тал бол энэ сонголтын байгаль орчинд ээлтэй байдал юм. Ийм нөхцөлд байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөлөл нь тэг байх бөгөөд энэ нь эргээд газар доорх хязгаарлагдмал нөөцийг байнга олборлож байгаагаас хамаагүй илүү гэрэлт ирээдүйг дэлхий нийтээр хангана.

Эцэст нь нарны эрчим хүчийг ашиглах нь хүнд хамгийн бага аюул учруулдаг гэдгийг онцгой анхаарах хэрэгтэй.

Үнэхээр

Одоо голдоо орцгооё. "Нарны энерги" хэмээх яруу найргийн нэр нь үнэндээ тусгайлан боловсруулсан технологи ашиглан цацрагийг цахилгаан болгон хувиргах үйл явцыг нуун дарагдуулдаг. Энэ процессыг хүн төрөлхтөн өөрийн зорилгодоо маш идэвхтэй ашиглаж байгаа фотоволтайк эсүүдээр хангадаг бөгөөд маш амжилттай.

Нарны цацраг

Түүхэнд "цацраг туяа" гэсэн нэр үг нь дэлхийн амьдралынхаа туршид даван туулж чадсан хүний гараар бүтсэн гамшигтай холбоотой эерэг гэхээсээ илүү сөрөг холбоог үүсгэдэг нь түүхэнд тохиолдсон юм. Гэсэн хэдий ч дэлхий дээрх нарны энергийг ашиглах технологи нь түүнтэй ажиллах боломжийг олгодог.

Үндсэндээ,энэ төрлийн цацраг нь цахилгаан соронзон цацраг бөгөөд түүний хүрээ нь 2.8-3.0 микрон байна.

Хүн төрөлхтний маш амжилттай ашиглаж байгаа нарны спектр нь үнэндээ хэт ягаан туяа (ойролцоогоор 2%), 49% орчим нь гэрлийн долгион, эцэст нь ижил хэмжээний хэт улаан туяаны цацраг гэсэн гурван төрлийн долгионоос бүрддэг. Нарны энерги нь бусад цөөн тооны бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй боловч тэдгээрийн үүрэг нь маш бага тул дэлхийн амьдралд онцгой нөлөө үзүүлэхгүй.

Дэлхийд хүрэх нарны энергийн хэмжээ

Одоо хүн төрөлхтний тусын тулд ашиглаж буй спектрийн бүрэлдэхүүнийг тодорхойлсон тул энэ нөөцийн бас нэг чухал шинж чанарыг тэмдэглэх нь зүйтэй. Нарны энергийг дэлхий дээр ашиглах нь маш ирээдүйтэй юм шиг санагдаж байна, учир нь энэ нь маш их хэмжээгээр, бараг хамгийн бага боловсруулалтын зардалтай байдаг. Одноос ялгарах нийт эрчим хүчний хэмжээ маш өндөр боловч 47 орчим хувь нь дэлхийн гадаргууд хүрдэг бөгөөд энэ нь долоон зуун квадриллион киловатт-цагтай тэнцдэг. Харьцуулбал, зуун ваттын чадалтай гэрлийн чийдэнг зөвхөн нэг киловатт-цаг нь арван жилийн хугацаанд ашиглах боломжтой гэдгийг бид тэмдэглэж байна.

Нарны цацрагийн хүч, дэлхий дээрх энергийг ашиглах нь мэдээжийн хэрэг цаг уурын нөхцөл, гадаргуу дээрх цацрагийн тусах өнцөг, улирал, газарзүйн байршил зэрэг олон хүчин зүйлээс шалтгаална.

Хэзээ, хэр их

Нарны эрчим хүчний өдөр тутмын хэмжээ гадаргуу дээр унадаг гэдгийг таахад амарханДэлхий байнга өөрчлөгдөж байдаг, учир нь энэ нь нартай холбоотой гаригийн байрлал, гэрэлтүүлэгчийн хөдөлгөөнөөс шууд хамаардаг. Үд дунд цацраг туяа хамгийн их байдаг бол өглөө, оройд гадаргуу дээр хүрэх цацрагийн тоо хамаагүй бага байдаг нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан.

Нарны энергийг экваторын зурваст аль болох ойрхон бүс нутагт ашиглах нь хамгийн үр бүтээлтэй байх болно гэж бид итгэлтэйгээр хэлж чадна, учир нь тэнд хамгийн өндөр ба хамгийн бага үзүүлэлтүүдийн ялгаа хамгийн бага байдаг нь гаригийн гадаргууд хүрэх цацрагийн хамгийн их хэмжээ. Жишээлбэл, Африкийн цөлийн бүс нутагт цацрагийн жилийн хэмжээ дунджаар 2200 киловатт-цагт хүрдэг бол Канад эсвэл жишээлбэл Төв Европт энэ үзүүлэлт 1000 киловатт-цагаас хэтрэхгүй байна.

Түүхэн дэх нарны энерги

Хэрвээ та аль болох өргөнөөр бодож үзвэл манай гарагийг дулаацуулж буй агуу гэрлийг "зохих" оролдлого эрт дээр үеэс паганизмын үед буюу элемент тус бүрийг тус тусад нь бурхан биетэй болгож байсан үеэс эхэлжээ. Гэсэн хэдий ч, тэр үед нарны эрчим хүчийг ашиглах нь эргэлзээгүй байсан - дэлхий дээр ид шид ноёрхож байв.

Дэлхий дээр нарны энергийг ашиглах сэдвийг зөвхөн 14-р зууны төгсгөл - 20-р зууны эхэн үеэс л идэвхтэй хөндөж эхэлсэн. Шинжлэх ухаанд жинхэнэ нээлтийг 1839 онд Александр Эдмонд Беккерел хийсэн бөгөөд тэрээр фотоволтайк эффектийн нээлтийг хийж чадсан юм. Энэ сэдвийг судлах нь ихээхэн нэмэгдэж, 44 жилийн дараа Чарльз Фритс анхны загвар зохион бүтээх боломжтой болсон.алтаар бүрсэн селен дээр суурилсан модуль. Дэлхий дээрх нарны энергийг ийм байдлаар ашигласнаар бага хэмжээний цахилгаан эрчим хүч ялгардаг - тэр үед үйлдвэрлэлийн нийт хэмжээ 1% -иас ихгүй байв. Гэсэн хэдий ч бүх хүн төрөлхтний хувьд энэ нь урьд өмнө мөрөөдөж байгаагүй шинжлэх ухааны шинэ салбарыг нээж өгсөн жинхэнэ нээлт байлаа.

Альберт Эйнштейн өөрөө нарны эрчим хүчийг хөгжүүлэхэд ихээхэн хувь нэмэр оруулсан. Орчин үеийн ертөнцөд эрдэмтний нэрийг түүний алдартай харьцангуйн онолтой илүү холбодог ч үнэн хэрэгтээ тэрээр гадны фотоэлектрик эффектийг судалсных нь төлөө Нобелийн шагнал хүртсэн юм.

Өнөөдрийг хүртэл дэлхий дээр нарны энергийг ашиглах технологи хурдацтай өссөөр байна, эсвэл түүнээс багагүй хурдацтай уналттай байгаа хэдий ч энэхүү мэдлэг нь шинэ баримтаар байнга шинэчлэгдэж байгаа бөгөөд ойрын ирээдүйд, цоо шинэ ертөнцийн үүд хаалга бидний өмнө нээгдэх болно. амар амгалан.

Байгаль бидний эсрэг байна

Дэлхий дээр нарны энергийг ашиглахын давуу талуудын талаар бид өмнө нь ярьсан. Одоо энэ аргын сул талуудад анхаарлаа хандуулъя, харамсалтай нь үүнээс дутахгүй.

Газарзүйн байршил, цаг уурын нөхцөл, нарны хөдөлгөөнөөс шууд хамааралтай байдаг тул нарны эрчим хүчийг хангалттай хэмжээгээр үйлдвэрлэхэд газар нутгийн асар их зардал шаардагддаг. Хамгийн гол нь нарны цацрагийн хэрэглээ, боловсруулалтын талбай томрох тусам байгаль орчинд ээлтэй эрчим хүчний хэмжээ их байх болно. Ийм байршуулалтасар том системүүд маш их сул зай шаарддаг бөгөөд энэ нь тодорхой хүндрэл учруулдаг.

Дэлхий дээрх нарны эрчим хүчийг ашиглахтай холбоотой өөр нэг асуудал бол өдрийн цагтай шууд холбоотой, учир нь үүсэлт нь шөнө тэг болж, өглөө, оройд туйлын ач холбогдолгүй болно.

Нэмэлт эрсдэлт хүчин зүйл бол цаг агаар өөрөө юм - нөхцөл байдлын огцом өөрчлөлт нь шаардлагатай хүчийг дибаг хийхэд хүндрэл учруулдаг тул ийм төрлийн системийн ажиллагаанд маш сөрөг нөлөө үзүүлдэг. Нэг ёсондоо хэрэглээ, үйлдвэрлэлийн хэмжээ огцом өөрчлөгдсөн нөхцөл байдал аюултай байж болно.

Цэвэр боловч үнэтэй

Дэлхий дээр нарны эрчим хүчийг ашиглах нь одоогоор өндөр өртөгтэй учраас хэцүү байна. Үндсэн процессыг хэрэгжүүлэхэд шаардлагатай фотоэлелүүд нь нэлээд өндөр өртөгтэй байдаг. Мэдээжийн хэрэг, энэ төрлийн нөөцийг ашиглах эерэг талууд нь үр өгөөжөө өгөх боловч эдийн засгийн үүднээс авч үзвэл бэлэн мөнгөний зардлыг бүрэн нөхөх талаар ярих шаардлагагүй.

Гэхдээ чиг хандлагаас харахад нарны зайн үнэ аажмаар буурч байгаа тул цаг хугацааны явцад энэ асуудал бүрэн шийдэгдэх боломжтой.

Үйл явцын таагүй байдал

Нарыг эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглах нь бас хэцүү, учир нь нөөцийг боловсруулах энэ арга нь нэлээд хөдөлмөр, тохиромжгүй байдаг. Цацрагийн хэрэглээ, боловсруулалт нь хавтангийн цэвэр байдлаас шууд хамаардаг бөгөөд үүнийг баталгаажуулахад нэлээд бэрхшээлтэй байдаг. Үүнээс гадна, туйлынЭлементүүдийн халаалт нь процесст сөргөөр нөлөөлдөг бөгөөд үүнийг зөвхөн хамгийн хүчирхэг хөргөлтийн системийг ашиглан урьдчилан сэргийлэх боломжтой бөгөөд нэмэлт материалын зардал, ихээхэн хэмжээний зардал шаардагдана.

Үүнээс гадна нарны коллекторт ашигладаг хавтангууд 30 жил идэвхтэй ажилласны дараа аажмаар ашиглах боломжгүй болж, нарны зайны өртөгийг дээр дурдсан.

Байгаль орчны асуудал

Ийм төрлийн нөөцийг ашигласнаар хүн төрөлхтнийг ирээдүйд байгаль орчны ноцтой асуудлаас аварч чадна гэж өмнө нь хэлж байсан. Нөөцийн эх үүсвэр болон эцсийн бүтээгдэхүүн нь байгальд аль болох ээлтэй.

Гэсэн хэдий ч нарны эрчим хүчийг ашиглах, нарны коллекторын ажиллах зарчим нь фотоэлелтэй тусгай ялтсуудыг ашиглах явдал бөгөөд үүнийг үйлдвэрлэхэд хар тугалга, хүнцэл эсвэл кали зэрэг хортой бодис их хэмжээгээр шаарддаг. Тэдгээрийн хэрэглээ нь байгаль орчинд ямар ч хор хөнөөл учруулахгүй, гэхдээ тэдний ашиглалтын хугацаа хязгаарлагдмал тул цаг хугацааны явцад ялтсуудыг устгах нь ноцтой асуудал болж хувирдаг.

Байгаль орчинд үзүүлэх сөрөг нөлөөллийг хязгаарлахын тулд үйлдвэрлэгчид бага өртөгтэй, байгаль орчинд сөрөг нөлөө багатай нимгэн хальсан хавтан руу аажмаар шилжиж байна.

Цацрагийг энерги болгон хувиргах арга

Хүн төрөлхтний ирээдүйн тухай кино, номууд бидэнд бараг үргэлж энэ үйл явцын ижил дүр зургийг өгдөг бөгөөд энэ нь үнэндээбодит байдлаас эрс ялгаатай байж болно. Хөрвүүлэх хэд хэдэн арга бий.

Хамгийн түгээмэл нь өмнө нь тайлбарласан фотоэлементүүдийн хэрэглээ юм.

Өөр хувилбар болгон хүн төрөлхтөн тусгай гадаргууг халаахад үндэслэн нарны дулааны энергийг идэвхтэй ашиглаж байгаа нь усыг олж авсан температурын зөв чиглэлд халаах боломжийг олгодог. Хэрэв та энэ үйл явцыг аль болох хялбарчлах юм бол хувийн байшинд зуны шүршүүрт ашигладаг савтай харьцуулж болно.

Эрчим хүч үйлдвэрлэхийн тулд цацрагийг ашиглах өөр нэг арга бол зөвхөн вакуум орчинд ажиллах боломжтой "нарны далбаа" юм. Энэ төрлийн систем нь цацрагийг кинетик энерги болгон хувиргадаг.

Шөнийн цагаар үйлдвэрлэх хомсдолын асуудлыг нарны бөмбөлөгийн цахилгаан станцууд хэсэгчлэн шийдэж, ялгарсан энерги хуримтлагдаж, хөргөх процессын үргэлжлэх хугацаа зэргээс шалтгаалан үйл ажиллагаа нь үргэлжилж байна.

Бид ба нарны эрчим хүч

Дэлхий дээрх нар, салхины эрчим хүчний нөөцийг нэлээд идэвхтэй ашигладаг ч бид үүнийг анзаардаггүй. Өмнө нь гадаа шүршүүрт ус халаах талаар аль хэдийн дурдсан байдаг. Үнэндээ эдгээр зорилгоор нарны эрчим хүчийг ихэвчлэн ашигладаг. Гэсэн хэдий ч өөр олон жишээ бий: бараг бүх гэрэлтүүлгийн дэлгүүрээс та өдрийн цагаар хуримтлагдсан энергийн ачаар шөнө ч гэсэн цахилгаангүй ажиллах боломжтой хадгалах чийдэнг олж болно.

Фотоэлел дээр суурилсан суурилуулалтыг бүх төрлийн шахуургын станц, агааржуулалтын системд идэвхтэй ашигладаг.

Өчигдөр, өнөөдөр, маргааш

Хүн төрөлхтний хамгийн чухал нөөцийн нэг бол нарны эрчим хүч бөгөөд түүнийг ашиглах хэтийн төлөв маш өндөр байна. Энэ салбарыг идэвхтэй санхүүжүүлж, өргөжүүлж, сайжруулж байна. Одоо нарны эрчим хүч АНУ-д хамгийн их хөгжсөн бөгөөд зарим бүс нутгууд үүнийг эрчим хүчний өөр эх үүсвэр болгон ашигладаг. Мөн ийм төрлийн цахилгаан станцууд Мохаве цөлд ажилладаг. Бусад улс орнууд энэ төрлийн цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхээр удаж байгаа бөгөөд энэ нь байгаль орчны бохирдлын асуудлыг удахгүй шийдэж магадгүй юм.