Статья на тему "Альтернативные источники энергии"

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Энергия Солнца – считается важным источником жизни на нашей планете. Солнце нагревает атмосферу и поверхность нашей Земли. Благодаря солнечной энергии дуют ветры, исполняется круговорот воды в природе, нагреваются озера, моря и океаны, развиваются растения, благодаря которым животные имеют корм. Именно благодаря солнечному излучению на Земле существуют ископаемые виды топлива. Солнечная энергия имеет возможность преобразована в теплоту или холод, движущую силу и электричество.

Солнечная энергия относится к количеству так именуемых восполняемых, или нетрадиционных, альтернативным источником энергии, ресурсы которых не исчерпываются от работы человека. К их количеству относят еще энергию ветра, морских приливов и волн.

Довольно нередко к восполняемым источникам энергии относят и глубинное тепло нашей Земли-геотермальную энергию, но она на самом деле не считается восполняемой. Наверное, относят ее, например, в следствии того, собственно, что ее ресурсы довольно велики, они буквально неистощимы.

Напротив, но гидроэнергия-энергия рек, имеющая солнечное происхождение, с нашей человеческой точки зрения, вправду восполняема, но ее все же не включают в это число, может быть, потому что, она никак не может рассматриваться как нетрадиционная: гидроэнергия одной из самых первых была поставлена на службу человеку.

Наконец, побеседуем о солнечной энергии. Сразу же отметим: в ответе на вопрос, будет ли солнечная энергия широко использоваться в энергетике, да сих времен нет целостности. Некоторые считают: что, будет, другие отвечают: нет, не будет, мотивируя последнее большой рассеянностью солнечной энергии на Земле.

Одной из наиглавнейших задач, состоящих перед всем населением земли, считается энергетическая проблема. В настоящее время в мире ведущими источниками энергии считаются уголь, нефть и газ.

При современном уровне добычи разведанных человечеством запасов угля хватит на 400 лет, нефти на 42 года и газа на 61 год.

Глобальная энергетическая и финансовая система стоит перед лицом больших задач.

В следствии этого, быстрое истощение природных ресурсов Земли выводит население земли для поиска принципиально новых способов получения энергии на первый план и в ближайшей будущем должна снизиться роль нефти, природного газа и угля.

Более ближайшая к нам звезда Солнце – это довольной мощнейший ключ к энергии, каждый день излучаемой во всем диапазоне электромагнитных волн. Это излучение оказывает мощное влияние на все планеты Солнечной системы: нагревают их, воздействует на атмосферу, выделяет свет и тепло, нужные для жизни на Земле.

Актуальность солнечной энергетики каждый день увеличивается, потому что солнечная энергия считается экологически чистой. Вторая причина применения солнечной энергии заключается в её ресурсоемкости. Всего за 9 минут Земля получает больше энергии от Солнца, чем человечество производит за весь год. Эта энергия поставляется бесплатно и не оказывает влияния на окружающую среду непосредственно в вашей квартире, доме и т.д.

Весьма широко применяются на практике также фотоэлементы, основанные на внутреннем фотоэффекте, - фотосопротивления. По светочувствительности они в сотни раз превосходят вакуумные фотоэлементы, но обладают заметной инертностью.

Разновидностью фотосопротивлений являются также фотоэлементы

(рис. 1). Металлическая пластинка Mи нанесенный на нее слой полупроводника P соединены внешней цепью, в которую включен гальванометр G.

Пограничный слой B обладает односторонней проводимостью и пропускает электроны только от полупроводника к металлу. При облучении полупроводника в нем благодаря внутреннему фотоэффекту резко возрастает концентрация свободных электронов. Электроны начинают интенсивно диффундировать в металл, не имея возможности перемещаться в обратном направлении.

Между полупроводником и металлом возникает разность потенциалов, и стрелка гальванометра отклоняется от нуля, показывая наличие во внешней цепи фототока.

Таким образом, вентильные фотоэлементы непосредственно преобразуют световую энергию в электрическую. Те из них, которые работают на энергии солнечных лучей, называют солнечными батареями.

Рис. 1

Солнечные батареи устанавливаются на искусственных спутниках Земли и автоматических межпланетных станциях в качестве источников энергии, питающих всю бортовую аппаратуру (рис.2).

Рис.2

В последнее время в связи с обострением экологических проблем разрабатываются многочисленные проекты солнечных электростанций, которые исключают какое-либо загрязнение окружающей среды. Солнечная энергетика имеет большие перспективы.

Солнечная батарея

Энергия солнечной радиации может и в постоянный электрический ток с помощью солнечных батарей. Солнечная батарея — представляет из себя некоторое количество объединённых фотоэлектрических преобразователей — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток. Фотоэлемент-представляет из себя электронный прибор, который преобразует энергию фотонов в электрическую. Более действенными, с энергетической точки зрения, приборами для превращения солнечной энергии в электрическую являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку это прямой, одноступенчатый переход энергии. Солнечные батареи бывают различных размеров: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомашин, зданий и домов.

Использование солнечных батарей:
1) Микроэлектроника. Для обеспечения электричеством или подзарядки аккумуляторов различной бытовой электроники — для калькуляторов, плееров, фонариков и т. п.
2) Электромобили. Для подзарядки электромобилей.

3) Энергообеспечение зданий. Солнечные батареи более крупного размера, очень широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крышах домов.

4) Использование в космосе. Солнечные батареи — это один из основных способов получения электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными, в отличие от ядерных и радиоизотопных источников энергии. Преимущество фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) заключается в отсутствии подвижных частей, их высокой надежностью и стабильностью. При то что срок их службы практически не ограничен. Они имеют маленькую массу, отличаются простотой обслуживания, эффективным использованием как прямой, так и рассеянной солнечной радиации. Недостатком фотоэлектрических преобразователей заключается в высокой стоимости и низкого коэффициента полезного действия. В основном солнечные батареи используются в космосе, а на Земле только для энергоснабжения автономных потребителей мощностью до 1 кВт, для питания радионавигационной и маломощной радиоэлектронной аппаратуры, привода экспериментальных электромобилей и самолетов.

В настоящее время практически каждый человек может собрать и получить в свое распоряжение свой независимый источник электроэнергии на солнечных батареях. В классическом виде такой источник электроэнергии будет состоять из следующих частей: непосредственно из солнечной батареи, и из зарядного устройства.

Солнечная энергия может использоваться как для производства электроэнергии, так и для отопления и горячего водоснабжения. Остановимся сначала на первой, более важной, хотя и более трудной задаче: преобразовании солнечной лучистой энергии в электрическую.

В настоящее время в попытках преобразовать энергию применяются два способа:

1. использование для этой цели полупроводниковых фотоэлектропреобразователей (ФЭП), способных превращать лучистую энергию непосредственно в электрическую;

2. создание паросиловых установок, в которых обычный паровой котел, работающий, например, на угле, заменяется «солнечным» паровым котлом.

 Солнечные батареи бывают нескольких типов: монокристаллические, тонкопленочные и поликристаллические.

1. Монокристаллические солнечные батареи - это один из самых популярных видов солнечных батарей между покупателей. Они представляют собой батарею, которая произведена из большого числа (36) силиконовых ячеек. Свет, попадая на эти ячейки, за счет фотоэлектрического эффекта превращается в электроэнергию. Данный вид солнечных батарей устанавливают на кораблях, для электропитания насосов, а также в местах, где много солнечных дней. Их могут помещать, как на крышах, так и на боковой стороне здания. Такие солнечные батареи очень легки, малогабаритны, долговечны, надежны, и не сложны в установке, еще и гибкие. Но они также имеют свои дефекты, заключаются они в следующем: в том числе и малая облачность перекрывает работу монокристаллической батареи, то есть для работы монокристаллической батареи необходимы прямые солнечные лучи.

2. Тонкопленочные солнечные батареи - это самый дешевый вид из всех солнечных батарей. Представляет собой натянутую пленку, которую можно установить в любое место. Такая батарея не «боится» пыли. При облачности или же не очень неблагоприятных погодных критериях эффективность тонкопленочных солнечных батарей снижается только на 15-20%. Но у нее есть не маловажный дефект: для роботы такой батареи необходимы большие площади.

3. Поликристаллические солнечные батареи - они считаются альтернативой монокристаллических батарей, но поликристаллические обходятся выгоднее. Кристаллы в них имеют различные формы и ориентации, еще эти кристаллы имеют ярко синий цвет.

Эти батареи применяются для освещения жилых домов, учебных заведений, парков, лечебниц, улиц. В основном они применяются для зарядки телефонов и ноутбуков, планшетов.

Наконец, надо помнить, применяя альтернативные источники энергии, мы сохраняем не лишь только природные ресурсы, но и спасаем собственную жизнь от неизбежной смерти в будущем.

Также в парке нашего университета есть так называемое «Солнечное дерево» (рис.3) с помощью которого студенты заряжают свои мобильные телефоны, планшеты и другие гаджеты. На рисунке мы видим, как двое студентов могут свободно сидеть и общаться, пока их гаджеты заряжаются.

Рис.3

Также в нашем университете есть лодка на солнечных панелях (рис.4). Которую собрали наши студенты. Участвовали на Всероссийских соревнованиях, и взяли призовое место (рис.5). Соревнования проходили в Грозном, в Грозненском море. А также есть схема лодки на солнечных панелях (рис.7).

Рис.4

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

Также на базе физико-математического факультета Чеченского государственного педагогического университета запущена лаборатория по изучению альтернативных источников энергии. Сотрудники лаборатории вместе со студентами вуза занимаются реализацией проектов по созданию солнечной электростанции и проведением экспериментов и исследований в области солнечной энергетики. Впереди у лаборатории масштабная задача – полностью преобразовать уличное освещение на питание от солнечной электростанции. (рис.8,9). А также схема солнечной электростанции. (рис.10).

По словам Х.А. Халадова, ЧГПУ уделяет большое внимание солнечной энергетике.

- На базе Чеченского Государственного педагогического университета функционирует лаборатория «Возобновляемые источники энергии», разработаны и установлены несколько объектов малой генерации на основе солнечной энергетики, проводится популяризация альтернативной энергетики среди детей и молодежи. В начале 2019 года создан межвузовский научно-технический центр «Зеленая энергетика» с целью развития кадровых и материально-технических ресурсов возобновляемой энергетики в Чеченской Республике - отметил ректор ЧГПУ.

Рис.8 Рис.9

Схема солнечной электростанции. Рис. 10

Заключение.

Солнечная энергетика в нашей стране пока не является особо востребованной, несмотря на свой огромный потенциал. На сегодняшний день существует множество препятствий в становлении солнечной энергетики в России. В России отсутствует соответствующая законодательная база. Чтобы население и организации нашей страны хотели использовать ФЭС необходимо принимать меры, стимулирующие популяризации солнечной энергетики в России: обеспечить льготное кредитование, создать систему учета электроэнергии.

Популяризация использования альтернативных источников энергии в наших домах, офисных помещениях, для освещения улиц и объектов, находящихся вдали от основных энергосетей, привлечет многих потребителей, что, в свою очередь, даст большой толчок в развитии солнечной энергетики в нашей стране. Использование дополнительных источников энергии, подобных частным ФЭС, поможет государству сэкономить затраты на снабжение энергией различных объектов, снять часть нагрузки с городской электросети и обеспечить электроэнергией отдаленные районы.

Вывод: Я считаю, что запасы природных ресурсов нашей планеты нефть, газ, уголь как источники энергии не вечны, и они вскоре исчерпаются. Добывая до настоящего времени природные ресурсы нашей планеты, мы истощаем Землю. Я предполагаю человечеству разрабатывать и популяризовать альтернативные источники энергии по всем странам нашей планеты, в частности в нашей стране.