Tunaishi katika ulimwengu wa siku zijazo, ingawa hii haionekani katika mikoa yote. Kwa hali yoyote, uwezekano wa kuendeleza vyanzo vipya vya nishati unajadiliwa kwa uzito katika duru zinazoendelea leo. Moja ya maeneo yenye kuahidi zaidi ni nishati ya jua.
Kwa sasa, karibu 1% ya umeme Duniani hupatikana kutoka kwa usindikaji wa mionzi ya jua. Kwa hivyo kwa nini hatujaacha njia zingine "zinazodhuru", na tutaacha kabisa? Tunakualika usome makala yetu na ujaribu kujibu swali hili mwenyewe.
Jinsi nishati ya jua inabadilishwa kuwa umeme
Hebu tuanze na jambo muhimu zaidi - jinsi mionzi ya jua inavyosindika kuwa umeme.
Mchakato yenyewe unaitwa "Kizazi cha jua" . Njia bora zaidi za kuhakikisha hii ni kama ifuatavyo.
- photovoltais;
- nishati ya jua ya joto;
- mitambo ya umeme ya puto ya jua.
Hebu tuangalie kila mmoja wao.
Photovoltarics
Katika kesi hiyo, sasa ya umeme inaonekana kutokana na athari ya photovoltaic. Kanuni ni hii: jua hupiga photocell, elektroni huchukua nishati ya photons (chembe za mwanga) na kuanza kusonga. Matokeo yake, tunapata voltage ya umeme.
Hii ndiyo hasa mchakato unaotokea kwenye paneli za jua, ambazo zinategemea vipengele vinavyobadilisha mionzi ya jua kuwa umeme.
Muundo wa paneli za photovoltaic yenyewe ni rahisi kabisa na inaweza kuwa na ukubwa tofauti. Kwa hiyo, ni vitendo sana kutumia. Kwa kuongeza, paneli zina sifa za juu za utendaji: zinakabiliwa na mvua na mabadiliko ya joto.
Na hapa ndivyo inavyofanya kazi moduli tofauti ya paneli za jua:
Unaweza kusoma juu ya matumizi ya paneli za jua kama chaja, vyanzo vya nguvu kwa nyumba za kibinafsi, kwa uboreshaji wa mijini na kwa madhumuni ya matibabu.
Paneli za kisasa za jua na mitambo ya nguvu
Mifano ya hivi majuzi ni pamoja na paneli za jua za kampuni SistineSolar. Wanaweza kuwa na kivuli na texture yoyote, tofauti na paneli za jadi za bluu za giza. Hii ina maana kwamba zinaweza kutumika "kupamba" paa la nyumba unavyopenda.
Suluhisho lingine lilipendekezwa na watengenezaji wa Tesla. Hawakuzindua paneli tu, lakini nyenzo za kuezekea kamili ambazo husindika nishati ya jua. ina moduli za jua zilizojengewa ndani na pia inaweza kuwa na miundo mbalimbali. Wakati huo huo, nyenzo yenyewe ina nguvu zaidi kuliko vigae vya kawaida vya kuezekea; Paa la Sola hata ina dhamana isiyo na mwisho.
Mfano wa mtambo kamili wa umeme wa jua ni kituo kilichojengwa hivi karibuni huko Uropa na paneli za pande mbili. Mwisho hukusanya mionzi ya jua ya moja kwa moja na mionzi ya kutafakari. Hii inakuwezesha kuongeza ufanisi wa kizazi cha jua kwa 30%. Kituo hiki kinapaswa kuzalisha takriban MWh 400 kwa mwaka.
Ya riba pia kiwanda kikubwa zaidi cha nishati ya jua kinachoelea nchini China. Nguvu yake ni 40 MW. Suluhisho kama hizo zina faida 3 muhimu:
- hakuna haja ya kuchukua maeneo makubwa ya ardhi, ambayo ni muhimu kwa China;
- katika hifadhi, uvukizi wa maji hupungua;
- Seli za picha zenyewe huongeza joto kidogo na hufanya kazi kwa ufanisi zaidi.
Kwa njia, mmea huu wa nishati ya jua unaoelea ulijengwa kwenye tovuti ya biashara iliyoachwa ya uchimbaji wa makaa ya mawe.
Teknolojia kulingana na athari ya photovoltaic ni ya kuahidi zaidi leo, na kulingana na wataalam, paneli za jua zitaweza kuzalisha karibu 20% ya mahitaji ya umeme duniani katika miaka 30-40 ijayo.
Nishati ya jua ya joto
Hapa mbinu ni tofauti kidogo, kwa sababu ... mionzi ya jua hutumiwa kupasha joto chombo kilicho na kioevu. Shukrani kwa hili, inageuka kuwa mvuke, ambayo huzunguka turbine, na kusababisha kizazi cha umeme.
Mimea ya nguvu ya joto hufanya kazi kwa kanuni sawa, kioevu tu kinapokanzwa kwa kuchoma makaa ya mawe.
Mfano dhahiri zaidi wa matumizi ya teknolojia hii ni Kituo cha jua cha Ivanpah katika Jangwa la Mojave. Ni mtambo mkubwa zaidi wa nishati ya jua duniani.
Imekuwa ikifanya kazi tangu 2014 na haitumii mafuta yoyote kuzalisha umeme - nishati ya jua ambayo ni rafiki kwa mazingira.
Boiler ya maji iko kwenye minara, ambayo unaweza kuona katikati ya muundo. Karibu kuna uwanja wa vioo vinavyoelekeza miale ya jua hadi juu ya mnara. Wakati huo huo, kompyuta daima huzunguka vioo hivi kulingana na eneo la jua.
Mwangaza wa jua huzingatia mnara Chini ya ushawishi wa nishati ya jua iliyojilimbikizia, maji katika mnara huwaka na hugeuka kuwa mvuke. Hii inajenga shinikizo na mvuke huanza kuzunguka turbine, na kusababisha kutolewa kwa umeme. Nguvu ya kituo hiki ni megawati 392, ambayo inaweza kulinganishwa kwa urahisi na kituo cha wastani cha nguvu za mafuta huko Moscow.
Inashangaza, vituo vile vinaweza pia kufanya kazi usiku. Hii inawezekana kwa kuweka sehemu ya mvuke moto katika hifadhi na hatua kwa hatua kuitumia kuzungusha turbine.
Mitambo ya umeme ya puto ya jua
Suluhisho hili la asili, ingawa halitumiki sana, bado lina nafasi.
Ufungaji yenyewe una sehemu 4 kuu:
- Aerostat - iko angani, kukusanya mionzi ya jua. Maji huingia kwenye mpira na huwaka haraka, na kuwa mvuke.
- Bomba la mvuke - kupitia hilo, mvuke chini ya shinikizo hushuka kwenye turbine, na kusababisha kuzunguka.
- Turbine - chini ya ushawishi wa mtiririko wa mvuke, inazunguka, ikitoa nishati ya umeme.
- Condenser na pampu - mvuke ambayo imepitia turbine hupunguzwa ndani ya maji na hupanda kwenye puto kwa kutumia pampu, ambapo huwashwa tena kwa hali ya mvuke.
Ni faida gani za nishati ya jua
- Jua litaendelea kutupa nishati yake kwa miaka bilioni kadhaa zaidi. Wakati huo huo, watu hawana haja ya kutumia fedha na rasilimali ili kuchimba.
- Kuzalisha nishati ya jua ni mchakato rafiki wa mazingira kabisa na hakuna hatari kwa asili.
- Uhuru wa mchakato. Kuvuna mwanga wa jua na kuzalisha umeme hutokea kwa uingiliaji mdogo wa binadamu. Kitu pekee unachohitaji kufanya ni kuweka nyuso zako za kazi au vioo safi.
- Paneli za jua zilizochoka zinaweza kurejeshwa na kutumika tena katika uzalishaji.
Matatizo ya maendeleo ya nishati ya jua
Licha ya utekelezaji wa mawazo ya kudumisha uendeshaji wa mitambo ya nishati ya jua usiku, hakuna mtu aliye na kinga kutokana na vagaries ya asili. Anga yenye mawingu kwa siku kadhaa hupunguza uzalishaji wa umeme kwa kiasi kikubwa, lakini idadi ya watu na wafanyabiashara wanahitaji usambazaji usioingiliwa.
Ujenzi wa mmea wa nishati ya jua sio radhi ya bei nafuu. Hii ni kutokana na haja ya kutumia vipengele adimu katika muundo wao. Si nchi zote ziko tayari kupoteza bajeti kwa mitambo yenye nguvu kidogo wakati kuna mitambo ya kuzalisha nishati ya joto na mitambo ya nyuklia.
Kuweka mitambo hiyo, maeneo makubwa yanahitajika, na mahali ambapo mionzi ya jua ina kiwango cha kutosha.
Nishati ya jua inakuzwaje nchini Urusi?
Kwa bahati mbaya, nchi yetu bado inawaka makaa ya mawe, gesi na mafuta kwa kasi kamili, na Urusi hakika itakuwa kati ya mwisho kabisa kubadili nishati mbadala.
Mpaka leo kizazi cha jua kinachukua 0.03% tu ya usawa wa nishati ya Shirikisho la Urusi. Kwa kulinganisha, nchini Ujerumani takwimu hii ni zaidi ya 20%. Wajasiriamali binafsi hawana nia ya kuwekeza katika nishati ya jua kwa sababu ya muda mrefu wa malipo na sio faida kubwa sana, kwa sababu gesi ni nafuu sana katika nchi yetu.
Katika mikoa iliyoendelea kiuchumi ya Moscow na Leningrad, shughuli za jua ziko katika kiwango cha chini. Huko, kujenga mitambo ya nishati ya jua sio vitendo. Lakini mikoa ya kusini inaahidi sana.
Bila nishati, maisha kwenye sayari haiwezekani. Sheria ya kimwili ya uhifadhi wa nishati inasema kwamba nishati haiwezi kutokea kutoka kwa chochote na haina kutoweka bila ya kufuatilia. Inaweza kupatikana kutoka kwa maliasili kama vile makaa ya mawe, gesi asilia au urani na kubadilishwa kuwa fomu tunazoweza kutumia, kama vile joto au mwanga. Katika ulimwengu unaotuzunguka tunaweza kupata aina mbalimbali za mkusanyiko wa nishati, lakini muhimu zaidi kwa wanadamu ni nishati inayotolewa na mionzi ya jua - nishati ya jua.
Nguvu ya jua inahusu vyanzo vya nishati mbadala, yaani, ni kurejeshwa bila uingiliaji wa binadamu, kwa kawaida. Hii ni moja ya vyanzo vya nishati rafiki kwa mazingira ambayo haichafui mazingira. Programu zinazowezekana nguvu ya jua hayana kikomo na wanasayansi kote ulimwenguni wanafanya kazi kuunda mifumo inayopanua uwezekano wa matumizi nguvu ya jua.
Meta moja ya mraba ya Jua hutoa 62,900 kW ya nishati. Hii inalingana na nguvu ya taa milioni 1 za umeme. Takwimu hii ni ya kuvutia - Jua huipa Dunia kW bilioni 80 kila sekunde, ambayo ni, mara kadhaa zaidi ya mimea yote ya nguvu duniani. Sayansi ya kisasa inakabiliwa na kazi ya kujifunza jinsi ya kutumia kikamilifu na kwa ufanisi nishati ya Jua, kama salama zaidi. Wanasayansi wanaamini kwamba matumizi makubwa nguvu ya jua- hii ni mustakabali wa ubinadamu.
Akiba ya dunia ya amana za wazi za makaa ya mawe na gesi, kwa viwango vya matumizi yake kama leo, inapaswa kupunguzwa katika miaka 100 ijayo. Inakadiriwa kuwa katika hifadhi ambazo bado hazijagunduliwa, hifadhi ya mafuta ya visukuku inaweza kutosha kwa karne 2-3. Lakini wakati huo huo, wazao wetu wangenyimwa rasilimali hizi za nishati, na bidhaa za mwako wao zingesababisha uharibifu mkubwa kwa mazingira.
Nishati ya nyuklia ina uwezo mkubwa sana. Hata hivyo, aksidenti ya Chernobyl mnamo Aprili 1986 ilionyesha madhara makubwa ambayo matumizi ya nishati ya nyuklia yanaweza kuhusisha. Umma kote ulimwenguni umetambua kwamba matumizi ya nishati ya atomiki kwa madhumuni ya amani yanahalalishwa kiuchumi, lakini tahadhari kali zaidi za usalama lazima zizingatiwe wakati wa kuitumia.
Kwa hivyo, chanzo safi na salama zaidi cha nishati ni Jua!
Nguvu ya jua inaweza kubadilishwa kuwa nishati muhimu kupitia matumizi ya mifumo ya nishati ya jua hai na tulivu.
Mifumo ya nishati ya jua isiyo na nguvu.
Njia ya primitive zaidi ya matumizi ya passiv nguvu ya jua- Hiki ni chombo cha maji cha rangi nyeusi. Rangi ya giza, kukusanya nguvu ya jua, hugeuka kuwa joto - maji huwaka.
Hata hivyo, kuna mbinu za juu zaidi za matumizi ya passiv nguvu ya jua. Teknolojia za ujenzi zimetengenezwa ambazo hufanya matumizi ya juu zaidi nguvu ya jua kwa ajili ya kupokanzwa au baridi, majengo ya taa. Kwa kubuni hii, muundo wa jengo yenyewe ni mtoza, kukusanya nguvu ya jua.
Kwa hiyo, mwaka 100 BK, Pliny Mdogo alijenga nyumba ndogo kaskazini mwa Italia. Katika moja ya vyumba madirisha yanafanywa kwa mica. Ilibadilika kuwa chumba hiki kilikuwa cha joto zaidi kuliko wengine na kuni kidogo ilihitajika ili kuipasha moto. Katika kesi hii, mica ilifanya kazi kama kizio ambacho huhifadhi joto.
Miundo ya kisasa ya ujenzi inazingatia eneo la kijiografia la majengo. Kwa hivyo, idadi kubwa ya madirisha yanayoelekea kusini hutolewa katika mikoa ya kaskazini ili kuruhusu jua zaidi na joto kuingia, na idadi ya madirisha upande wa mashariki na magharibi ni mdogo ili kupunguza kiasi cha jua katika majira ya joto. Katika majengo hayo, mwelekeo wa dirisha na eneo, mzigo wa joto na insulation ya mafuta ni mfumo mmoja wa kubuni wa kubuni.
Majengo hayo ni rafiki wa mazingira, nishati huru na starehe. Kuna mwanga mwingi wa asili katika vyumba, uunganisho na asili huhisiwa kikamilifu, na umeme pia umehifadhiwa kwa kiasi kikubwa. Joto katika majengo hayo huhifadhiwa shukrani kwa nyenzo zilizochaguliwa za insulation za mafuta za kuta, dari, na sakafu. Majengo haya ya kwanza ya "jua" yalipata umaarufu mkubwa huko Amerika baada ya Vita vya Kidunia vya pili. Baadaye, kwa sababu ya bei ya chini ya mafuta, riba katika muundo wa majengo kama haya ilififia kwa kiasi fulani. Hata hivyo, sasa, kutokana na mgogoro wa mazingira duniani, kuna ongezeko la tahadhari kwa miradi ya mazingira na mifumo ya nishati mbadala.
Mifumo hai ya nishati ya jua
Kulingana na mifumo ya utumiaji inayotumika nguvu ya jua watoza jua hutumiwa. Mtoza, kunyonya nguvu ya jua, huibadilisha kuwa joto, ambayo, kwa njia ya baridi, inapokanzwa majengo, inapokanzwa maji, inaweza kuibadilisha kuwa nishati ya umeme, nk. Watozaji wa jua wanaweza kutumika katika michakato yote katika tasnia, kilimo, na mahitaji ya nyumbani ambapo joto hutumiwa.
Aina za watoza
mtoza nishati ya jua Hii ndiyo aina rahisi zaidi ya watoza wa jua. Muundo wake ni rahisi sana na unafanana na athari ya chafu ya kawaida, ambayo hupatikana kwenye jumba lolote la majira ya joto. Jaribu jaribio kidogo. Siku ya baridi ya jua, weka kitu chochote kwenye dirisha la madirisha ili mionzi ya jua ianguke juu yake na baada ya muda kuweka kitende chako juu yake. Utahisi kuwa kitu kimekuwa joto. Na nje ya dirisha inaweza kuwa 20! Uendeshaji wa mtoza hewa wa jua unategemea kanuni hii.
Kipengele kikuu cha mtoza ni sahani ya maboksi ya joto iliyofanywa kwa nyenzo yoyote ambayo hufanya joto vizuri. Sahani ni rangi ya giza. Mionzi ya jua hupita kwenye uso wa uwazi, joto sahani, na kisha kuhamisha joto ndani ya chumba na mtiririko wa hewa. Hewa inapita kupitia convection ya asili au kwa msaada wa shabiki, ambayo inaboresha uhamisho wa joto.
Hata hivyo, hasara ya mfumo huu ni kwamba inahitaji gharama za ziada kuendesha shabiki. Watoza hawa hufanya kazi wakati wa mchana, kwa hivyo hawawezi kuchukua nafasi ya chanzo kikuu cha kupokanzwa. Walakini, ikiwa utaweka mtoza kwenye chanzo kikuu cha kupokanzwa au uingizaji hewa, ufanisi wake huongezeka kwa usawa. Vitoza hewa vya jua vinaweza pia kutumiwa kusafisha maji ya bahari, ambayo hupunguza gharama yake hadi senti 40 kwa kila mita ya ujazo.
Watoza wa jua wanaweza kuwa gorofa na utupu.
mtoza wa jua gorofa Mtoza hujumuisha kipengele ambacho kinachukua nishati ya jua, mipako (kioo kilicho na chuma kilichopunguzwa), bomba na safu ya kuhami joto. Mipako ya uwazi inalinda nyumba kutokana na hali mbaya ya hali ya hewa. Ndani ya nyumba, paneli ya kunyonya nishati ya jua (absorber) imeunganishwa na baridi, ambayo huzunguka kupitia mabomba. Bomba inaweza kuwa ama kwa namna ya kimiani au kwa namna ya nyoka. Kimiminiko cha kupozea husogea kutoka kwa kiingilio hadi kwenye mabomba ya kutolea nje, hatua kwa hatua inapokanzwa. Jopo la kunyonya hutengenezwa kwa chuma ambacho hufanya joto vizuri (alumini, shaba).
Mtoza huchukua joto, akiibadilisha kuwa nishati ya joto. Watoza vile wanaweza kujengwa kwenye paa au kuwekwa kwenye paa la jengo, au wanaweza kuwekwa tofauti. Hii itatoa muundo wa tovuti sura ya kisasa.
Mtoza umeme wa jua
Watoza wa utupu wanaweza kutumika mwaka mzima. Kipengele kikuu cha watoza ni zilizopo za utupu. Kila mmoja wao ana mabomba mawili ya kioo. Mabomba yanafanywa kwa kioo cha borosilicate, na ndani huwekwa na mipako maalum ambayo inahakikisha kunyonya joto na kutafakari kidogo. Hewa imetolewa kutoka kwa nafasi kati ya mirija. Kinyonyaji cha bariamu hutumiwa kudumisha utupu. Wakati iko katika hali nzuri, bomba la utupu lina rangi ya fedha. Ikiwa inaonekana nyeupe, utupu umetoweka na tube inahitaji kubadilishwa.
Mtozaji wa utupu hujumuisha seti ya zilizopo za utupu (10-30) na huhamisha joto kwenye tank ya kuhifadhi kwa njia ya kioevu isiyo ya kufungia (baridi). Ufanisi wa aina nyingi za utupu ni wa juu:
- katika hali ya hewa ya mawingu, kwa sababu mirija ya utupu inaweza kunyonya nishati kutoka kwa miale ya infrared inayopitia mawingu
- inaweza kufanya kazi kwa joto la chini ya sifuri.
Paneli za jua.
Betri ya jua ni seti ya moduli zinazopokea na kubadilisha nishati ya jua, ikiwa ni pamoja na nishati ya joto. Lakini neno hili kwa jadi limepewa waongofu wa phytoelectric. Kwa hivyo, tunaposema "betri ya jua" tunamaanisha kifaa cha phytoelectric ambacho hubadilisha nishati ya jua kuwa nishati ya umeme.
Paneli za jua zina uwezo wa kutoa nishati ya umeme mfululizo au kuihifadhi kwa matumizi zaidi. Kwa mara ya kwanza, betri za photovoltaic zilitumiwa kwenye satelaiti za nafasi.
Faida ya paneli za jua ni unyenyekevu mkubwa wa muundo, usanikishaji rahisi, mahitaji madogo ya matengenezo, na maisha marefu ya huduma. Hazihitaji nafasi ya ziada wakati wa ufungaji. Hali pekee sio kuwaweka kivuli kwa muda mrefu na kuondoa vumbi kutoka kwenye uso wa kazi. Paneli za kisasa za jua zinaweza kubaki kufanya kazi kwa miongo kadhaa! Ni vigumu kupata mfumo ambao ni salama, ufanisi na unadumu kwa muda mrefu! Wanazalisha nishati siku nzima, hata katika hali ya hewa ya mawingu.
Betri za jua zina hasara zao katika matumizi:
- unyeti kwa uchafuzi wa mazingira. (Ukiweka betri kwenye pembe ya digrii 45, itaondolewa na mvua au theluji, kwa hivyo haitaji matengenezo ya ziada)
- unyeti kwa joto la juu. (Ndiyo, inapokanzwa hadi digrii 100 - 125, betri ya jua inaweza hata kuzima na mfumo wa baridi unaweza kuhitajika. Mfumo wa uingizaji hewa utatumia sehemu ndogo ya nishati inayozalishwa na betri. Miundo ya kisasa ya paneli za jua hutoa mfumo kwa mtiririko wa hewa ya moto.)
- bei ya juu. (Kwa kuzingatia maisha marefu ya huduma ya paneli za jua, sio tu kurejesha gharama za ununuzi wake, lakini pia itaokoa pesa kwa matumizi ya umeme, kuokoa tani za mafuta ya jadi na kuwa rafiki wa mazingira)
Matumizi ya mifumo ya nishati ya jua katika ujenzi.
Katika usanifu wa kisasa, inazidi kupangwa kujenga nyumba na vyanzo vya nishati ya jua vinavyoweza kujengwa. Paneli za jua zimewekwa kwenye paa za majengo au kwa msaada maalum. Majengo haya hutumia chanzo tulivu, cha kuaminika na salama cha nishati - Jua. Nishati ya jua hutumiwa kwa taa, kupokanzwa nafasi, kupoeza hewa, uingizaji hewa, na uzalishaji wa umeme.
Tunawasilisha miradi kadhaa ya ubunifu ya usanifu kwa kutumia mifumo ya jua.
|
Sehemu ya mbele ya jengo hili imejengwa kwa glasi, chuma, alumini na betri za nishati ya jua zilizojengwa. Nishati inayozalishwa inatosha sio tu kuwapa wakazi wa nyumba hiyo maji ya moto ya uhuru na umeme, lakini pia kuangaza barabara ya kilomita 2.5 mwaka mzima. |
|
|
Nyumba hii iliundwa na kikundi cha wanafunzi wa Amerika. Mradi huo uliwasilishwa kwa shindano "Kubuni, ujenzi wa nyumba na uendeshaji wa paneli za jua." Masharti ya ushindani: wasilisha muundo wa usanifu wa jengo la makazi na ufanisi wake wa kiuchumi, kuokoa nishati na kuvutia. Waandishi wa mradi huo wamethibitisha kuwa mradi wao ni wa bei nafuu, unaovutia kwa watumiaji, na unachanganya muundo bora na ufanisi wa juu. (tafsiri kutoka www.solardecathlon.gov)Matumizi ya mifumo ya nishati ya jua duniani.
Mifumo ya matumizi nguvu ya jua kamilifu na rafiki wa mazingira. Kuna mahitaji makubwa kwa ajili yao duniani kote. Ulimwenguni kote, watu wanaanza kuacha matumizi ya mafuta ya asili kutokana na kupanda kwa bei ya gesi na mafuta. Kwa hivyo, huko Ujerumani mnamo 2004. Asilimia 47 ya nyumba zilikuwa na vifaa vya kukusanya nishati ya jua kwa ajili ya kupokanzwa maji.
Katika nchi nyingi duniani, programu za serikali zimeandaliwa kwa ajili ya maendeleo ya matumizi ya nguvu ya jua. Huko Ujerumani, hii ni programu ya "paa 100,000 za jua", huko USA kuna mpango sawa wa "Paa Milioni ya Jua". Mwaka 1996 wasanifu majengo kutoka Ujerumani, Austria, Uingereza, Ugiriki na nchi nyingine waliendeleza Mkataba wa Ulaya nguvu ya jua katika ujenzi na usanifu. China ni kiongozi katika bara la Asia, ambapo, kwa kuzingatia teknolojia ya kisasa, mifumo ya kukusanya nishati ya jua inaletwa katika ujenzi wa majengo na matumizi ya nguvu ya jua katika sekta.
Ukweli ambao unazungumza sana: moja ya masharti ya kujiunga na Umoja wa Ulaya ni ongezeko la sehemu ya vyanzo mbadala katika mfumo wa nishati wa nchi. Mwaka 2000 Kulikuwa na kilomita za mraba milioni 60 za ushuru wa jua zinazofanya kazi duniani, kufikia 2010, eneo hilo liliongezeka hadi kilomita za mraba milioni 300.
Wataalam kumbuka kuwa soko la mifumo nguvu ya jua kwenye eneo la Urusi, Ukraine na Belarus inaundwa tu. Mifumo ya jua haijawahi kuzalishwa kwa kiasi kikubwa, kwa sababu malighafi ilikuwa nafuu sana kwamba vifaa vya gharama kubwa vya mfumo wa jua havikuwa na mahitaji ... Uzalishaji wa watoza, kwa Urusi, kwa mfano, karibu umekoma.
Kutokana na kupanda kwa bei za rasilimali za jadi za nishati, kumekuwa na ufufuo wa maslahi katika matumizi ya mifumo ya jua. Katika kanda kadhaa za nchi hizi zinazokumbwa na uhaba wa rasilimali za nishati, programu za ndani za matumizi ya mifumo ya jua zinapitishwa, lakini mifumo ya jua haijulikani kwa soko pana la watumiaji.
Sababu kuu ya maendeleo ya polepole ya soko la uuzaji na utumiaji wa mifumo ya jua ni, kwanza, gharama yao ya juu ya awali, na pili, ukosefu wa habari juu ya uwezo wa mifumo ya jua, teknolojia za hali ya juu za matumizi yao, na juu ya watengenezaji na watengenezaji wa mifumo ya jua. Yote hii haiwezi kufanya iwezekanavyo kutathmini kwa usahihi ufanisi wa kutumia mifumo inayofanya kazi nguvu ya jua.
Inapaswa kukumbushwa katika akili kwamba mtozaji wa jua sio bidhaa ya mwisho. Ili kupata bidhaa ya mwisho - joto, umeme, maji ya moto - unahitaji kupitia mchakato kutoka kwa kubuni, ufungaji hadi kuwaagiza mifumo ya jua. Uzoefu mdogo uliopo katika kutumia watoza wa jua unaonyesha kuwa kazi hii sio ngumu zaidi kuliko kufunga joto la jadi, lakini ufanisi wa kiuchumi ni wa juu zaidi.
Katika Belarus, Urusi, na Ukraine kuna makampuni mengi yanayohusika katika kubuni na ufungaji wa vifaa vya kupokanzwa, lakini leo vyanzo vya nishati vya jadi vina kipaumbele. Maendeleo ya michakato ya kiuchumi, uzoefu wa ulimwengu katika kutumia mifumo nguvu ya jua inaonyesha kuwa siku zijazo ziko katika vyanzo mbadala vya nishati. Kwa siku za usoni, inaweza kuzingatiwa kuwa mifumo ya jua ni nafasi mpya, isiyo na mtu katika soko letu.
Wizara ya Elimu ya Jamhuri ya Belarus
Taasisi ya elimu
"Chuo Kikuu cha Kielimu cha Jimbo la Belarusi kilichoitwa baada ya Maxim Tank"
Idara ya Jumla na Fizikia ya Kinadharia
Kozi katika fizikia ya jumla
Nishati ya jua na matarajio ya matumizi yake
Wanafunzi wa kikundi 321
Kitivo cha Fizikia
Leshkevich Svetlana Valerievna
Mshauri wa kisayansi:
Fedorkov Cheslav Mikhailovich
Minsk, 2009
Utangulizi
1. Taarifa za jumla kuhusu jua
2. Jua ni chanzo cha nishati
2.1 Utafiti wa nishati ya jua
2.2 Uwezo wa nishati ya jua
3. Matumizi ya nishati ya jua
3.1 Matumizi ya muda mfupi ya nishati ya jua
3.2 Matumizi hai ya nishati ya jua
3.2.1 Wakusanyaji wa jua na aina zao
3.2.2 Mifumo ya jua
3.2.3 Mitambo ya nishati ya jua
3.3 Mifumo ya Photovoltaic
4. Usanifu wa jua
Hitimisho
Orodha ya vyanzo vilivyotumika
Utangulizi
Jua lina jukumu la kipekee katika maisha ya Dunia. Ulimwengu mzima wa kikaboni wa sayari yetu unatokana na Jua. Jua sio tu chanzo cha mwanga na joto, lakini pia chanzo cha awali cha aina nyingine nyingi za nishati (mafuta, makaa ya mawe, maji, upepo).
Tangu mwanadamu alipotokea duniani, alianza kutumia nishati ya jua. Kwa mujibu wa data ya archaeological, inajulikana kuwa kwa upendeleo wa makazi ulipewa maeneo ya utulivu, yaliyohifadhiwa na upepo wa baridi na wazi kwa jua.
Labda mfumo wa helio wa kwanza unaojulikana unaweza kuchukuliwa kuwa sanamu ya Amenhotep III, iliyoanzia karne ya 15 KK. Ndani ya sanamu hiyo kulikuwa na mfumo wa vyumba vya hewa na maji, ambayo, chini ya mionzi ya jua, iliweka chombo cha muziki kilichofichwa katika mwendo. Katika Ugiriki ya kale, Helios aliabudiwa. Jina la mungu huyu leo huunda msingi wa maneno mengi yanayohusiana na nishati ya jua.
Tatizo la kutoa nishati ya umeme kwa sekta nyingi za uchumi wa dunia na mahitaji ya kuongezeka kwa idadi ya watu duniani sasa yanazidi kuwa ya dharura.
1. Taarifa za jumla kuhusu Jua
Jua ndio sehemu kuu ya Mfumo wa Jua, mpira wa plasma moto, nyota kibete ya darasa la G2.
Tabia za Jua
1. Uzito M S ~2*10 23 kg
2. R S ~ 629,000 km
3. V= 1.41*10 27 m 3, ambayo ni karibu mara 1300 elfu ya ujazo wa Dunia,
4. wastani wa msongamano 1.41 * 10 3 kg/m 3,
5. mwangaza L S =3.86*10 23 kW,
6. joto la uso linalofaa (photosphere) 5780 K,
7. Muda wa mzunguko (synodic) hutofautiana kutoka siku 27 kwenye ikweta hadi siku 32. kwenye miti,
8. kasi ya kuanguka kwa bure 274 m / s 2 (kwa kuongeza kasi kubwa ya mvuto, mtu mwenye uzito wa kilo 60 atakuwa na uzito zaidi ya tani 1.5).
Muundo wa Jua
Katika sehemu ya kati ya Jua kuna chanzo cha nishati yake, au, kwa lugha ya mfano, "jiko" hilo ambalo huipasha moto na hairuhusu kupoa. Eneo hili linaitwa msingi (tazama Mchoro 1). Katika msingi, ambapo joto hufikia 15 MK, nishati hutolewa. Msingi una radius isiyozidi robo ya jumla ya radius ya Jua. Hata hivyo, nusu ya molekuli ya jua imejilimbikizia kiasi chake na karibu nishati zote zinazounga mkono mwanga wa Jua hutolewa.
Mara moja karibu na kiini, eneo la uhamisho wa nishati ya mionzi huanza, ambapo huenea kwa njia ya kunyonya na utoaji wa sehemu za mwanga - quanta - na dutu. Inachukua muda mrefu sana kwa quantum kupenya kupitia maada mnene ya jua hadi nje. Kwa hivyo ikiwa "jiko" ndani ya Jua lilizima ghafla, tungejua tu kuhusu hilo mamilioni ya miaka baadaye.
Mchele. 1 Muundo wa Jua
Katika njia yake kupitia tabaka za jua za ndani, mtiririko wa nishati hukutana na kanda ambapo opacity ya gesi huongezeka sana. Huu ni ukanda wa convective wa Jua. Hapa nishati huhamishwa si kwa mionzi, lakini kwa convection. Eneo la convective huanza kwa takriban radius 0.7 kutoka katikati na inaenea karibu na uso unaoonekana zaidi wa Jua (photosphere), ambapo uhamisho wa mtiririko mkuu wa nishati unakuwa mkali tena.
Picha ni sehemu inayong'aa ya Jua, ambayo ina muundo wa chembechembe unaoitwa granulation. Kila "nafaka" hiyo ni karibu ukubwa wa Ujerumani na inawakilisha mkondo wa dutu ya moto ambayo imeongezeka juu ya uso. Katika picha ya picha mara nyingi unaweza kuona maeneo madogo ya giza - jua. Zina ubaridi wa 1500˚C kuliko photosphere inayozunguka, ambayo joto lake hufikia 5800˚C. Kwa sababu ya tofauti ya halijoto na photosphere, madoa haya yanaonekana meusi kabisa yanapozingatiwa kupitia darubini. Juu ya picha tufe kuna safu inayofuata, isiyo nadra zaidi, inayoitwa chromosphere, ambayo ni, "tufe ya rangi". Chromosphere ilipokea jina hili kwa sababu ya rangi nyekundu. Na mwishowe, juu yake kuna sehemu ya moto sana, lakini pia adimu sana ya anga ya jua - corona.
2. Jua ni chanzo cha nishati
Jua letu ni mpira mkubwa wa mwanga wa gesi, ndani ambayo michakato ngumu hufanyika na, kwa sababu hiyo, nishati hutolewa kila wakati. Nishati ya Jua ndio chanzo cha uhai kwenye sayari yetu. Jua hupasha joto angahewa na uso wa Dunia. Shukrani kwa nishati ya jua, upepo unavuma, mzunguko wa maji hutokea katika asili, bahari na bahari joto, mimea hukua, na wanyama wana chakula. Ni kutokana na mionzi ya jua kwamba mafuta ya kisukuku yapo duniani. Nishati ya jua inaweza kubadilishwa kuwa joto au baridi, nguvu ya nia na umeme.
Jua huvukiza maji kutoka kwa bahari, bahari na kutoka kwenye uso wa dunia. Inageuza unyevu huu kuwa matone ya maji, na kutengeneza mawingu na ukungu, na kisha husababisha kuanguka tena duniani kwa namna ya mvua, theluji, umande au baridi, na hivyo kuunda mzunguko mkubwa wa unyevu katika anga.
Nishati ya jua ni chanzo cha mzunguko wa jumla wa angahewa na mzunguko wa maji katika bahari. Inaonekana kuunda mfumo mkubwa wa kupokanzwa maji na hewa ya sayari yetu, kusambaza tena joto juu ya uso wa dunia.
Mwanga wa jua, kuanguka kwa mimea, husababisha mchakato wa photosynthesis, huamua ukuaji na maendeleo ya mimea; kupata juu ya udongo, inageuka kuwa joto, inapokanzwa, hutengeneza hali ya hewa ya udongo, na hivyo kutoa uhai kwa mbegu za kupanda, microorganisms na viumbe hai wanaoishi ndani yake, ambayo bila joto hili itakuwa katika hali ya anabiosis (hibernation).
Jua hutoa kiasi kikubwa cha nishati - takriban 1.1 x 10 20 kWh kwa pili. Saa ya kilowati ni kiasi cha nishati kinachohitajika ili kutumia balbu ya mwanga ya wati 100 kwa saa 10. Angahewa ya nje ya Dunia huchukua takriban milioni moja ya nishati inayotolewa na Jua, au takriban quadrillion 1,500 (1.5 x 10 18) kWh kila mwaka. Hata hivyo, ni 47% tu ya nishati yote, au takriban 700 quadrillion (7 x 10 17) kWh, hufika kwenye uso wa Dunia. Asilimia 30 iliyobaki ya nishati ya jua huonyeshwa kurudi angani, takriban 23% huyeyusha maji, 1% ya nishati hutoka kwa mawimbi na mikondo na 0.01% kutoka kwa mchakato wa usanisinuru katika maumbile.
2.1 Utafiti wa nishati ya jua
Kwa nini Jua linang'aa na halipoe kwa mabilioni ya miaka? Ni "mafuta" gani huipa nishati? Wanasayansi wamekuwa wakitafuta majibu ya swali hili kwa karne nyingi, na tu mwanzoni mwa karne ya 20 ndio suluhisho sahihi lilipatikana. Sasa inajulikana kuwa, kama nyota zingine, inang'aa kwa sababu ya athari za nyuklia zinazotokea kwenye kina chake.
Ikiwa nuclei za atomi za vipengele vya mwanga zitaunganishwa kwenye kiini cha atomi ya kipengele nzito, basi wingi wa mpya itakuwa chini ya jumla ya wale ambao iliundwa. Salio la misa hubadilishwa kuwa nishati, ambayo huchukuliwa na chembe zinazotolewa wakati wa majibu. Nishati hii inakaribia kubadilishwa kabisa kuwa joto. Mwitikio huu wa muunganisho wa viini vya atomiki unaweza kutokea tu kwa shinikizo la juu sana na joto zaidi ya digrii milioni 10. Ndiyo maana inaitwa thermonuclear.
Dutu kuu inayounda Jua ni hidrojeni, ambayo inachukua karibu 71% ya jumla ya wingi wa nyota. Takriban 27% ni mali ya heliamu, na 2% iliyobaki hutoka kwa vitu vizito kama vile kaboni, nitrojeni, oksijeni na metali. "mafuta" kuu ya Jua ni hidrojeni. Kutoka kwa atomi nne za hidrojeni, kama matokeo ya mlolongo wa mabadiliko, atomi moja ya heliamu huundwa. Na kutoka kwa kila gramu ya hidrojeni inayoshiriki katika majibu, 6x10 11 J ya nishati hutolewa! Duniani, kiasi hiki cha nishati kingetosha kupasha joto 1000 m 3 ya maji kutoka joto la 0º C hadi kiwango cha kuchemka.
2.2 Uwezo wa nishati ya jua
Jua hutupatia nishati isiyolipishwa mara 10,000 zaidi ya inavyotumika ulimwenguni kote. Ni chini tu ya trilioni 85 (8.5 x 10 13) kWh ya nishati kwa mwaka inanunuliwa na kuuzwa katika soko la kibiashara la kimataifa pekee. Kwa sababu haiwezekani kufuatilia mchakato mzima, haiwezekani kusema kwa uhakika ni kiasi gani cha nishati isiyo ya kibiashara ambayo watu hutumia (kwa mfano, ni kiasi gani cha kuni na mbolea hukusanywa na kuchomwa moto, ni kiasi gani cha maji kinachotumiwa kuzalisha nishati ya mitambo au umeme. ) Wataalamu wengine wanakadiria kuwa nishati hiyo isiyo ya kibiashara inachangia moja ya tano ya nishati yote inayotumiwa. Lakini hata kama hii ni hivyo, jumla ya nishati inayotumiwa na wanadamu katika mwaka ni takriban moja ya elfu saba ya nishati ya jua ambayo hupiga uso wa Dunia wakati huo huo.
Katika nchi zilizoendelea, kama vile Marekani, matumizi ya nishati ni takriban trilioni 25 (2.5 x 10 13) kWh kwa mwaka, ambayo inalingana na zaidi ya 260 kWh kwa kila mtu kwa siku. Takwimu hii ni sawa na kutumia balbu mia moja za incandescent za W 100 kwa siku nzima kila siku. Raia wa kawaida wa Marekani anatumia nishati mara 33 zaidi ya Mhindi, mara 13 zaidi ya Mchina, mara mbili na nusu zaidi ya Mjapani na mara mbili zaidi ya Msweden.
Leo, shida ya utumiaji wa nishati ni kubwa sana - rasilimali za sayari hazina mwisho, na wakati wa uwepo wake, ubinadamu umeharibu sana kile kilichotolewa na maumbile. Kwa sasa, makaa ya mawe na mafuta yanachimbwa kikamilifu, hifadhi ambazo zinazidi kuwa ndogo kila siku. iliruhusu ubinadamu kuchukua hatua ya ajabu katika siku zijazo na kutumia nishati ya nyuklia, na kuleta pamoja na faida hii hatari kubwa kwa mazingira yote.
Suala la mazingira sio kubwa sana - uchimbaji wa rasilimali na matumizi yao zaidi yana athari mbaya kwa hali ya sayari, kubadilisha sio tu asili ya mchanga, lakini hata hali ya hewa.
Ndiyo maana tahadhari maalum daima imekuwa ikilipwa kwa vyanzo vya nishati asilia, kama vile maji au upepo. Hatimaye, baada ya miaka mingi ya utafiti na maendeleo, ubinadamu "umekua" kwa kutumia nishati ya Jua Duniani. Hili ndilo tutakalozungumzia baadaye.
Ni nini kinachovutia juu yake?
Kabla ya kuendelea na mifano maalum, hebu tujue ni kwa nini aina hii ya uchimbaji wa nishati imevutia tahadhari nyingi kutoka kwa watafiti duniani kote. Mali yake kuu inaweza kuitwa kutokuwa na mwisho. Licha ya nadharia nyingi, uwezekano kwamba nyota kama Jua itatoka katika siku za usoni ni mdogo sana. Hii ina maana kwamba ubinadamu una fursa ya kupata nishati safi kwa njia ya asili kabisa.
Faida ya pili isiyo na shaka ya kutumia nishati ya jua duniani ni urafiki wa mazingira wa chaguo hili. Athari ya mazingira chini ya hali hiyo itakuwa sifuri, ambayo kwa upande hutoa ulimwengu wote kwa wakati ujao mkali zaidi kuliko ule unaofungua na uchimbaji wa mara kwa mara wa rasilimali ndogo za chini ya ardhi.
Hatimaye, tahadhari maalum inapaswa kulipwa kwa ukweli kwamba Jua hutoa hatari ndogo kwa mtu mwenyewe.
Kama kweli
Sasa tuje kwenye hoja. Jina fulani la kishairi "nishati ya jua" kwa kweli huficha ubadilishaji wa mionzi kuwa umeme kwa kutumia teknolojia zilizotengenezwa maalum. Utaratibu huu hutolewa na seli za photovoltaic, ambazo ubinadamu hutumia kikamilifu kwa madhumuni yake mwenyewe, na kwa mafanikio kabisa.
Mionzi ya jua
Ilifanyika tu kihistoria kwamba nomino "mionzi" inaleta ndani ya mtu vyama hasi zaidi kuliko chanya kuhusiana na majanga ya mwanadamu ambayo ulimwengu umeweza kuishi katika maisha yake. Walakini, teknolojia ya kutumia nishati ya jua Duniani inahusisha kufanya kazi nayo.
Kwa kweli, aina hii ya mionzi ni mionzi ya sumakuumeme, ambayo safu yake iko katika safu kutoka 2.8 hadi 3.0 microns.
Wigo wa jua, ambao hutumiwa kwa mafanikio na wanadamu, kwa kweli una aina tatu za mawimbi: ultraviolet (karibu 2%), takriban 49% ni mawimbi ya mwanga na, hatimaye, kiasi sawa kinahesabiwa. Nishati ya jua ina idadi ndogo ya nyingine. vipengele, lakini jukumu lao ni duni sana kwamba hawana athari maalum kwa maisha ya Dunia.
Kiasi cha nishati ya jua inayopiga Dunia
Sasa kwa kuwa utungaji wa wigo unaotumiwa kwa manufaa ya ubinadamu umeamua, kipengele kimoja muhimu zaidi cha rasilimali hii kinapaswa kuzingatiwa. Utumiaji wa nishati ya jua Duniani unaonekana kuwa mzuri sana kwa sababu inapatikana kwa idadi kubwa na karibu gharama ndogo za usindikaji. Jumla ya nishati inayotolewa na nyota ni kubwa sana, lakini takriban 47% hufikia uso wa Dunia, ambayo ni sawa na kilowati mia saba za kilowati. Kwa kulinganisha, tunaona kwamba saa moja tu ya kilowati inaweza kutoa miaka kumi ya kazi kwa balbu ya mia-watt.
Nguvu ya mionzi kutoka kwa Jua na matumizi ya nishati duniani, bila shaka, inategemea mambo kadhaa: hali ya hewa, angle ya matukio ya mionzi juu ya uso, wakati wa mwaka na eneo la kijiografia.
Lini na kiasi gani
Ni rahisi kudhani kuwa kiwango cha kila siku cha nishati ya jua inayoanguka kwenye uso wa Dunia inabadilika kila wakati, kwani inategemea moja kwa moja nafasi ya sayari kuhusiana na Jua na harakati ya nyota yenyewe. Imejulikana kwa muda mrefu kuwa saa sita mchana mionzi ni ya juu, wakati asubuhi na jioni idadi ya mionzi inayofikia uso ni kidogo sana.
Tunaweza kusema kwa ujasiri kwamba matumizi ya nishati ya jua yatakuwa na tija zaidi katika mikoa karibu iwezekanavyo na ukanda wa ikweta, kwani ni pale kwamba tofauti kati ya viashiria vya juu na vya chini ni ndogo, ambayo inaonyesha kiwango cha juu cha mionzi inayofikia. uso wa sayari. Kwa mfano, katika maeneo ya jangwa la Afrika, kiasi cha kila mwaka cha mionzi hufikia wastani wa saa za kilowati 2200, wakati huko Kanada au, kwa mfano, Ulaya ya Kati, takwimu hazizidi saa 1000 za kilowati.
Nishati ya jua katika historia
Ikiwa tunafikiria kwa upana iwezekanavyo, majaribio ya "kudhibiti" mwanga mkubwa unaopasha joto sayari yetu ulianza nyakati za zamani wakati wa kipagani, wakati kila kipengele kilijumuishwa na mungu tofauti. Hata hivyo, bila shaka, basi matumizi ya nishati ya jua yalikuwa nje ya swali - uchawi ulitawala duniani.
Mada ya kutumia nishati ya jua Duniani ilianza kuinuliwa kikamilifu mwishoni mwa 14 - mwanzo wa karne ya 20. Mafanikio ya kweli katika sayansi yalifanywa mnamo 1839 na Alexandre Edmond Becquerel, ambaye aliweza kuwa mgunduzi wa athari ya photovoltaic. Utafiti wa mada hii uliongezeka kwa kiasi kikubwa, na baada ya miaka 44 Charles Fritts aliweza kujenga moduli ya kwanza katika historia, ambayo ilikuwa msingi wa seleniamu ya dhahabu. Matumizi haya ya nishati ya jua Duniani yalizalisha kiasi kidogo cha umeme iliyotolewa - jumla ya kiasi cha kizazi basi kilifikia si zaidi ya 1%. Walakini, kwa wanadamu wote huu ulikuwa mafanikio ya kweli, na kufungua upeo mpya wa sayansi ambao haujawahi kuota.
Albert Einstein mwenyewe alitoa mchango mkubwa katika maendeleo ya nishati ya jua. Katika ulimwengu wa kisasa, jina la mwanasayansi mara nyingi huhusishwa na nadharia yake maarufu ya uhusiano, lakini kwa kweli, alipewa Tuzo la Nobel kwa usahihi kwa masomo yake.
Hadi leo, teknolojia ya kutumia nishati ya jua Duniani inakabiliwa na kupanda na kushuka kwa kasi, lakini tawi hili la ujuzi linasasishwa mara kwa mara na ukweli mpya, na tunaweza kutumaini kwamba katika siku zijazo zinazoonekana mlango wa ulimwengu mpya kabisa utafunguliwa kabla. sisi.
Asili ni dhidi yetu
Tayari tumezungumza juu ya faida za kutumia nishati ya jua Duniani. Sasa hebu tuangalie hasara za njia hii, ambayo, kwa bahati mbaya, hakuna chini.
Kwa sababu ya utegemezi wa moja kwa moja wa eneo la kijiografia, hali ya hewa na harakati za Jua, kutoa nishati ya jua kwa idadi ya kutosha kunahitaji gharama kubwa za eneo. Jambo la msingi ni kwamba kadiri eneo la matumizi na usindikaji wa mionzi ya jua linavyoongezeka, ndivyo tutapata nishati rafiki kwa mazingira kwenye pato. Kuweka mifumo hiyo kubwa inahitaji kiasi kikubwa cha nafasi ya bure, ambayo husababisha matatizo fulani.
Shida nyingine kuhusu utumiaji wa nishati ya jua Duniani ni utegemezi wa moja kwa moja kwa wakati wa mchana, kwani kizazi cha usiku kitakuwa sifuri, na asubuhi na jioni kitakuwa kisicho na maana sana.
Sababu ya ziada ya hatari ni hali ya hewa yenyewe - mabadiliko ya ghafla katika hali yanaweza kuwa na athari mbaya sana kwa uendeshaji wa aina hii ya mfumo, kwani husababisha ugumu wa kurekebisha nguvu inayohitajika. Kwa maana fulani, hali na mabadiliko ya ghafla katika kiasi cha kunyonya na uzalishaji inaweza kuwa hatari.
Safi lakini ghali
Matumizi ya nishati ya jua Duniani kwa sasa ni magumu kutokana na gharama yake kubwa. Seli za Photovoltaic zinazohitajika kwa michakato ya kimsingi ni ghali kabisa. Bila shaka, vipengele vyema vya kutumia aina hii ya rasilimali hufanya hivyo kuwa muhimu, lakini kutoka kwa mtazamo wa kiuchumi, kwa sasa hakuna haja ya kuzungumza juu ya kurudi kamili kwa gharama za fedha.
Walakini, kama hali inavyoonyesha, bei ya seli za photovoltaic inashuka polepole, ili baada ya muda shida hii inaweza kutatuliwa kabisa.
Usumbufu wa mchakato
Kutumia Jua kama chanzo cha nishati pia ni ngumu kwa sababu njia hii ya usindikaji wa rasilimali ni ngumu sana na haifai. Matumizi na usindikaji wa mionzi moja kwa moja hutegemea usafi wa sahani, ambayo ni shida kabisa kuhakikisha. Kwa kuongezea, kupokanzwa kwa vitu kuna athari mbaya sana kwenye mchakato, ambayo inaweza kuzuiwa tu kwa kutumia mifumo yenye nguvu ya baridi, ambayo inahitaji gharama za ziada za nyenzo, na zile kubwa.
Kwa kuongeza, sahani zinazotumiwa katika watoza wa jua hatua kwa hatua huwa hazitumiki baada ya miaka 30 ya kazi ya kazi, na gharama ya seli za jua ilijadiliwa mapema.
Suala la mazingira
Hapo awali ilisemekana kwamba matumizi ya aina hii ya rasilimali inaweza kuokoa ubinadamu kutokana na matatizo makubwa ya mazingira katika siku zijazo. Chanzo cha rasilimali na bidhaa ya mwisho ni rafiki wa mazingira iwezekanavyo.
Hata hivyo, kwa kutumia nishati ya jua, kanuni ya uendeshaji wa watoza wa jua ni kutumia sahani maalum na photocells, uzalishaji ambao unahitaji vitu vingi vya sumu: risasi, arseniki au potasiamu. Matumizi yao yenyewe haina madhara mazingira, hata hivyo, kutokana na maisha yao ya huduma mdogo, baada ya muda, utupaji wa sahani inaweza kuwa tatizo kubwa.
Ili kupunguza athari mbaya kwa mazingira, watengenezaji hubadilisha hatua kwa hatua kwa kaki nyembamba za filamu, ambazo zina gharama ya chini na athari mbaya kwa mazingira.
Njia za kubadilisha mionzi kuwa nishati
Filamu na vitabu kuhusu siku zijazo za ubinadamu karibu kila mara hutupa takriban picha sawa ya mchakato huu, ambayo, kwa kweli, inaweza kutofautiana kwa kiasi kikubwa na ukweli. Kuna mbinu kadhaa za uongofu.
Ya kawaida ni matumizi yaliyoelezwa hapo awali ya seli za picha.
Kama mbadala, ubinadamu hutumia kikamilifu nishati ya jua ya joto, kwa kuzingatia inapokanzwa kwa nyuso maalum, ambayo inaruhusu maji kuwashwa na mwelekeo sahihi wa joto linalosababisha. Ikiwa tunarahisisha mchakato huu iwezekanavyo, inaweza kulinganishwa na mizinga ambayo hutumiwa kwa kuoga majira ya joto katika nyumba za kibinafsi.
Njia nyingine ya kutumia mionzi kutoa nishati ni "sail ya jua", ambayo inaweza kufanya kazi tu katika aina hii ya mfumo ambao hubadilisha mionzi kuwa.
Tatizo la ukosefu wa kizazi usiku hutatuliwa kwa sehemu na mitambo ya umeme ya puto ya jua, operesheni ambayo inaendelea kutokana na mkusanyiko wa nishati iliyotolewa na muda wa mchakato wa baridi.
Sisi na nishati ya jua
Rasilimali za nishati ya jua na upepo Duniani hutumiwa kikamilifu, ingawa mara nyingi hatuoni. Inapokanzwa maarufu ya maji katika oga ya majira ya joto tayari imetajwa. Kwa kweli, nishati ya jua hutumiwa mara nyingi kwa madhumuni haya. Hata hivyo, kuna mifano mingine mingi: karibu kila duka la taa unaweza kupata balbu za mwanga za kuhifadhi ambazo zinaweza kufanya kazi bila sasa ya umeme hata usiku shukrani kwa nishati iliyokusanywa wakati wa mchana.
Ufungaji kulingana na seli za picha hutumiwa kikamilifu katika kila aina ya vituo vya kusukumia na mifumo ya uingizaji hewa.
Jana Leo Kesho
Moja ya rasilimali muhimu kwa wanadamu ni nishati ya jua, na matarajio ya matumizi yake ni ya juu sana. Sekta hii inafadhiliwa kikamilifu, inapanuliwa na kuboreshwa. Sasa nishati ya jua imeendelezwa zaidi nchini Marekani, ambapo baadhi ya mikoa inaitumia kama chanzo kamili cha nishati mbadala. Mitambo ya kuzalisha umeme ya aina hii pia inafanya kazi katika nchi nyingine.Nchi nyingine kwa muda mrefu zimechukua mkondo kuelekea aina hii ya uzalishaji wa umeme, ambayo inaweza kutatua hivi karibuni tatizo la uchafuzi wa mazingira.
Nishati ya jua ni mwelekeo unaoendelea kikamilifu katika usambazaji wa nishati ya majengo ya kibinafsi na ya umma. Je, ni faida na hasara gani za chanzo cha nishati asilia kama mionzi ya jua?
Faida za Nishati ya Jua
1. Upyaji
Akizungumza juu ya nishati ya jua, kwanza kabisa, ni muhimu kutaja kuwa ni chanzo cha nishati mbadala, tofauti na mafuta ya mafuta - makaa ya mawe, mafuta, gesi, ambayo haiwezi kufanywa upya. Kulingana na NASAKwa takriban miaka bilioni 6.5, wakaaji wa Dunia hawana chochote cha kuwa na wasiwasi juu - takriban muda gani Jua litapasha joto sayari yetu na miale yake hadi itakapolipuka.
2. Wingi
Uwezo wa nishati ya jua ni mkubwa sana - uso wa Dunia umeangaziwa na terawati elfu 120 za jua, na hii ni mara elfu 20 zaidi ya hitaji la ulimwengu.
3. Uthabiti
Kwa kuongezea, nishati ya jua haiwezi kuisha na mara kwa mara - haiwezi kupita kiasi katika mchakato wa kukidhi mahitaji ya nishati ya wanadamu, kwa hivyo kutakuwa na wingi wa kutosha kwa vizazi vijavyo.
4. Upatikanaji
Mbali na faida nyingine za nishati ya jua, inapatikana katika kila sehemu ya dunia - si tu katika ukanda wa ikweta wa Dunia, lakini pia katika latitudo za kaskazini. Tuseme Ujerumani kwa sasa inashika nafasi ya kwanza duniani katika matumizi ya nishati ya jua na ina uwezo wake wa juu zaidi.
5. Usafi wa kiikolojia
Kwa kuzingatia mwelekeo wa hivi karibuni wa mapambano ya usafi wa mazingira wa Dunia, nishati ya jua ndio tasnia inayoahidi zaidi, ambayo inachukua nafasi ya nishati inayopatikana kutoka kwa rasilimali za mafuta zisizoweza kurejeshwa na, kwa hivyo, ni hatua ya msingi kuelekea kulinda hali ya hewa dhidi ya hali ya hewa. ongezeko la joto duniani. Uzalishaji, usafirishaji, uwekaji na utumiaji wa mitambo ya nishati ya jua kwa kweli hauambatani na uzalishaji hatari angani. Hata kama zipo kwa kiasi kidogo, ikilinganishwa na vyanzo vya jadi vya nishati, hii ni karibu athari sifuri kwa mazingira.
