Акыркы жылдары окумуштуулар энергиянын альтернативдүү булактарына өзгөчө кызыгып жатышат. Мунай менен газ эртеби-кечпи түгөнүп калат, ошондуктан биз азыртан ушундай абалда кантип жашайбыз деп ойлонушубуз керек. Европада шамал тегирмендери активдүү колдонулуп жатат, кимдир бирөө океандан энергия алууга аракет кылып жатат, биз күн энергиясы тууралуу сөз кылабыз. Анткени, биз дээрлик күн сайын асманда көргөн жылдыз бизге кайра жаралбаган ресурстарды үнөмдөөгө жана айлана-чөйрөнү жакшыртууга жардам берет. Күндүн Жер үчүн маанисин ашыкча баалоо кыйын - ал жылуулук, жарык берет жана планетадагы бардык тиричиликтин иштешине мүмкүндүк берет. Анда эмне үчүн аны башка колдонууну таппайсың?
Бир аз тарых
19-кылымдын орто ченинде физик Александр Эдмонд Беккерел фотоэлектрдик эффектти ачкан. Ал эми кылымдын аягында Чарльз Фритс күн энергиясын электр энергиясына айландыра алган биринчи аппаратты жараткан. Бул үчүн, жука алтын катмары менен капталган селен колдонулган. Таасири алсыз болгон, бирок бул ойлоп табуу көп учурда күн энергиясынын доорунун башталышы менен байланыштуу. Кээ бир окумуштуулар бул формулага макул эмес. Алар күн энергиясы доорунун негиздөөчүсүн дүйнөгө белгилүү окумуштуу Альберт Эйнштейн деп аташат. 1921-жылыжылы ал тышкы фотоэффекттин мыйзамдарын түшүндүргөндүгү үчүн Нобель сыйлыгын алган.
Күн энергиясы өнүгүүнүн келечектүү жолу окшойт. Бирок анын ар бир үйгө кирүүсүнө көптөгөн тоскоолдуктар бар - негизинен экономикалык жана экологиялык. Күн батареяларынын баасы эмнеден турат, алар айлана-чөйрөгө кандай зыян келтириши мүмкүн жана энергияны өндүрүүнүн башка кандай жолдору бар, биз төмөндө билебиз.
Үнөмдөө ыкмалары
Күндүн энергиясын колго алуу менен байланышкан эң кечиктирилгис милдет – аны алуу гана эмес, аны топтоо. Жана эң кыйыны ушул. Учурда илимпоздор күн энергиясын толугу менен колго алуунун 3 гана жолун иштеп чыгышты.
Биринчиси параболикалык күзгүнү колдонууга негизделген жана кичине кезинен бери баарына тааныш лупа менен ойноого окшош. Жарык линзадан өтүп, бир чекитте чогулат. Бул жерге бир барак кагазды койсоңуз, ал күйөт, анткени өтүп кеткен күн нурларынын температурасы укмуштуудай жогору. Параболикалык күзгү - тайыз идишке окшогон ойуу диск. Бул күзгү, чоңойтуучу айнектен айырмаланып, күн нурун өткөрбөйт, бирок аны бир чекитте чогултуп, аны чагылдырат, ал көбүнчө суу менен кара түтүккө багытталган. Бул түс жарыкты эң жакшы сиңиргендиктен колдонулат. Түтүктөгү суу күн нуру менен жылытылат жана электр энергиясын өндүрүүгө же чакан үйлөрдү жылытууга колдонсо болот.
Жалпак жылыткыч
Бул ыкма колдонулаттаптакыр башка система. Күн энергиясын кабыл алгыч көп катмарлуу түзүлүшкө окшош. Анын иштөө принциби мындай.
Айнектен өтүп бара жатып, нурлар караңгылатылган металлга тийет, ал өзүңүз билгендей жарыкты жакшы сиңирет. Күн радиациясы жылуулук энергиясына айланып, темир плитанын астындагы сууну жылытат. Андан тышкары, баары биринчи ыкмадагыдай болот. Жылытылган сууну мейкиндикти жылытуу үчүн же электр энергиясын өндүрүү үчүн колдонсо болот. Ырас, бул ыкманын эффективдүүлүгү бардык жерде колдонула тургандай жогору эмес.
Эреже катары, мындай жол менен алынган күн энергиясы жылуулук болуп саналат. Электр энергиясын өндүрүү үчүн үчүнчү ыкма көбүрөөк колдонулат.
Күн батареялары
Бизге эң негизгиси энергия алуунун бул жолу тааныш. Бул көптөгөн заманбап үйлөрдүн чатырларында тапса болот, ар кандай батареяларды же күн панелдерин колдонууну камтыйт. Бул ыкма мурда сүрөттөлгөн караганда татаал, бирок алда канча келечектүү болуп саналат. Дал ошол күн энергиясын өнөр жайлык масштабда электр энергиясына айландырууга мүмкүндүк берген.
Нурларды тартууга арналган атайын панелдер байытылган кремний кристаллдарынан жасалган. Аларга түшкөн күндүн нуру электронду орбитадан чыгарып салат. Башкасы дароо ордун ээлегенге аракет кылып, тынымсыз кыймылдуу чынжыр пайда болуп, ток пайда кылат. Зарыл болсо, ал дароо аппараттарды камсыз кылуу үчүн колдонулат же түрдө топтолгонатайын батареялардагы электр энергиясы.
Бул ыкманын популярдуулугу күн батареяларынын бир чарчы метринен 120 Вттан ашык кубаттуулукту алууга мүмкүндүк бергендиги менен акталат. Ошол эле учурда панелдердин калыңдыгы салыштырмалуу кичинекей, бул аларды дээрлик каалаган жерге коюуга мүмкүндүк берет.
Кремний панелдеринин түрлөрү
Күн батареяларынын бир нече түрү бар. Биринчи бир кристалл кремнийди колдонуу менен жасалган. Алардын натыйжалуулугу болжол менен 15% түзөт. Бул күн батареялары эң кымбат.
Поликристалл кремнийден жасалган элементтердин эффективдүүлүгү 11%ке жетет. Алар үчүн материал жөнөкөйлөтүлгөн технологияны колдонуу менен алынгандыктан, алар азыраак баада. Үчүнчү түрү эң үнөмдүү жана минималдуу эффективдүүлүккө ээ. Бул аморфтук кремнийден жасалган панелдер, башкача айтканда, кристаллдык эмес. Төмөн натыйжалуулугунан тышкары, алардын дагы бир олуттуу кемчилиги бар - морттук.
Кээ бир өндүрүүчүлөр натыйжалуулукту жогорулатуу үчүн күн панелинин эки тарабын тең колдонушат - арткы жана алдыңкы. Бул жарыкты чоң көлөмдө тартууга мүмкүндүк берет жана алынган энергиянын көлөмүн 15-20% көбөйтөт.
Ата мекендик өндүрүүчүлөр
Күн энергиясы Жерде кеңири жайылууда. Биздин өлкөдө деле бул тармакты үйрөнүүгө кызыгышат. Россияда альтернативдик энергетиканы өнүктүрүү анча жигердүү эмес экенине карабастан, кандайдыр бир ийгиликтерге жетишилди. Учурда бир нече уюмдар күн энергиясы үчүн панелдерди түзүү менен алектенет - негизиненар турдуу тармактардын илимий институттары жана электр жабдууларын чыгаруучу заводдор.
- NPF "Кварк".
- ААК Ковров механикалык заводу.
- Бүткүл россиялык айыл чарбасын электрификациялоо илим-изилдөө институту.
- БӨУ инженериясы.
- АО ВЬЕН.
- ААК "Рязань металл-керамикалык приборлор заводу".
- АО «Правдинский» электр булагы Позит пилоттук заводу.
Бул Россияда альтернативдик энергетиканы өнүктүрүүгө активдүү катышкан ишканалардын аз гана бөлүгү.
Айлана-чөйрөгө таасир
Энергиянын көмүр жана мунай булактарынан баш тартуу бул ресурстардын эртеби-кечпи түгөнүп калышы менен гана эмес. Чындыгында, алар айлана-чөйрөгө чоң зыян келтирет - алар топуракты, абаны жана сууну булгашат, адамдардын ооруларынын өнүгүшүнө жана иммунитетти төмөндөтүшөт. Ошондуктан альтернативдүү энергия булактары экологиялык жактан таза болушу керек.
Фотоэлементтерди жасоо үчүн колдонулган кремнийдин өзү табигый материал болгондуктан коопсуз. Бирок аны тазалагандан кийин калдыктар калат. Алар туура эмес колдонулса, адамдарга жана айлана-чөйрөгө зыян келтириши мүмкүн.
Мындан тышкары, толугу менен күн батареялары менен толтурулган аймакта табигый жарык берүү үзгүлтүккө учурашы мүмкүн. Бул учурдагы экосистеманын өзгөрүшүнө алып келет. Бирок жалпысынан күн энергиясын айландыруу үчүн жасалган түзүлүштөрдүн айлана-чөйрөгө тийгизген таасири минималдуу.
Экономика
Күн панелдерин өндүрүү үчүн эң чоң чыгымдар чийки заттын кымбаттыгы менен байланыштуу. Белгилүү болгондой, атайын панелдер кремнийдин жардамы менен жасалат. Бул минерал жаратылышта кеңири таралгандыгына карабастан, аны казып алуу менен байланышкан чоң көйгөйлөр бар. Чындыгында жер кыртышынын массасынын төрттөн бир бөлүгүн түзгөн кремний күн батареяларын өндүрүү үчүн ылайыктуу эмес. Бул максаттар үчүн өнөр жайлык ыкма менен алынган эң таза материал гана ылайыктуу. Тилекке каршы, кумдан эң таза кремний алуу өтө көйгөйлүү.
Бул ресурстун баасы атомдук электр станцияларында колдонулган уран менен салыштырууга болот. Ошондуктан күн батареяларынын баасы учурда бир топ жогорку деңгээлде калууда.
Заманбап технологиялар
Күн энергиясын колго алуу боюнча алгачкы аракеттер көп убакыт мурун пайда болгон. Ошондон бери көптөгөн окумуштуулар эң эффективдүү жабдууларды издөө менен активдүү алектенип жатышат. Бул үнөмдүү гана эмес, ошондой эле компакттуу болушу керек. Анын натыйжалуулугу максималдуу болушу керек.
Күн энергиясын кабыл алуу жана айландыруу үчүн идеалдуу түзүлүшкө карай алгачкы кадамдар кремний батареяларын ойлоп табуу менен жасалган. Албетте, баасы кыйла жогору, бирок панелдерди үйлөрдүн чатырларына жана дубалдарына коюуга болот, ал жерде алар эч кимдин тынчын албайт. Ал эми мындай батареялардын эффективдүүлүгү талашсыз.
Бирок күн энергиясынын популярдуулугун жогорулатуунун эң жакшы жолу - аны арзандатуу. Немис окумуштуулары буга чейин кремнийди синтетикалык була менен алмаштырууну сунушташканкездеме же башка материалдар. Мындай күн батареясынын эффективдүүлүгү өтө жогору эмес. Бирок синтетикалык булалар менен кесилген көйнөк жок дегенде смартфонду же плеерди электр менен камсыздай алат. Нанотехнология тармагында да иштер активдүү жүргүзүлүүдө. Кыязы, алар күндү ушул кылымда эң популярдуу энергия булагы болууга мүмкүндүк берет. Scates AS компаниясынын Норвегиядан келген адистери нанотехнология күн батареяларынын баасын 2 эсеге арзандаарын буга чейин билдиришкен.
Үй үчүн күн энергиясы
Өзүн-өзү актаган турак-жай – көпчүлүктүн кыялы: борборлоштурулган жылытуудан көз каранды болбоо, төлөмдөрдү төлөөдө көйгөйлөр жок жана экологияга зыяны жок. Азыртадан эле көптөгөн өлкөлөр альтернативдик булактардан алынган энергияны гана керектөөчү турак жайларды активдүү куруп жатышат. Күн үйү деп аталган үй эң сонун мисал.
Курулуш процессинде ал салттууга караганда көбүрөөк инвестицияны талап кылат. Бирок бир нече жыл иштегенден кийин бардык чыгымдар өзүн актайт – жылуулук, ысык суу жана электр энергиясы үчүн төлөбөйсүз. Күн үйүндө бул коммуникациялардын баары чатырга коюлган атайын фотоэлектрдик панелдерге байланган. Анын үстүнө, ушундай жол менен алынган энергия ресурстары учурдагы муктаждыктарга гана сарпталбастан, түн ичинде жана булуттуу аба ырайында колдонууга да топтолот.
Учурда мындай үйлөрдү куруу күн энергиясын алуу эң оңой болгон экваторго жакын өлкөлөрдө гана эмес. Алар да тургузулганКанада, Финляндия жана Швеция.
Плюс жана минус
Күн энергиясын бардык жерде колдонууга мүмкүндүк берүүчү технологияларды өнүктүрүү жигердүү болушу мүмкүн. Бирок бул дагы эле артыкчылыктуу эмес экенине белгилүү себептер бар. Жогоруда айткандай, панелдерди өндүрүүдө айлана-чөйрөгө зыяндуу заттар чыгат. Мындан тышкары, даяр жабдуулар галий, мышьяк, кадмий жана коргошун камтыйт.
Фотоэлектрдик панелдерди кайра иштетүү зарылдыгы да көптөгөн суроолорду жаратат. 50 жыл иштегенден кийин алар жараксыз болуп калат жана кандайдыр бир жол менен жок кылынышы керек. Ал жаратылышка эбегейсиз зор зыян келтиреби? Ошондой эле күн энергиясы туруксуз ресурс экенин эске алуу керек, анын натыйжалуулугу күндүн убактысына жана аба ырайына жараша болот. Жана бул олуттуу кемчилик.
Бирок, албетте, жакшы жактары бар. Күн энергиясын Жердин дээрлик бардык жеринен казып алууга болот жана аны өндүрүү жана айландыруу үчүн жабдуулар смартфондун артына батпай турганчалык кичинекей болушу мүмкүн. Андан да маанилүүсү, бул кайра жаралуучу ресурс, башкача айтканда, күн энергиясынын көлөмү кеминде дагы миң жыл бою өзгөрүүсүз калат.
Перспективалар
Күн энергиясы тармагындагы технологияларды өнүктүрүү элементтерди түзүүнүн наркынын төмөндөшүнө алып келиши керек. Терезелерге орнотула турган айнек панелдер пайда болду. Нанотехнологиянын өнүгүшү күн панелдерине чачыла турган жана кремний катмарын алмаштыра турган боёк ойлоп табууга мүмкүндүк берди. Эгер күн энергиясынын баасы чындап эле бир нече эсеге арзандаса, анын популярдуулугу дагы бир нече эсеге өсөт.
Жеке колдонуу үчүн чакан панелдерди түзүү адамдарга күн энергиясын каалаган чөйрөдө – үйдө, унаада же шаардын сыртында колдонууга мүмкүндүк берет. Аларды бөлүштүрүүнүн аркасында борборлоштурулган электр тармагына жүк азаят, анткени адамдар кичинекей электроникаларды өздөрү кубаттай алышат.
Shell эксперттери 2040-жылга карата дүйнөдөгү энергиянын жарымына жакыны кайра жаралуучу булактардан өндүрүлөт деп эсептешет. Азыртадан эле Германияда күн энергиясын керектөө жигердүү өсүп жатат, ал эми батареянын кубаттуулугу 35 гигаватттан ашат. Япония да бул тармакты активдүү өнүктүрүүдө. Бул эки өлкө күн энергиясын керектөө боюнча дүйнөдө лидер болуп саналат. Жакында аларга Кошмо Штаттар кошулушу мүмкүн.
Башка альтернативдүү энергия булактары
Окумуштуулар электр же жылуулукту өндүрүү үчүн дагы эмнелерди колдонсо болорун түшүнүшпөйт. Бул жерде эң келечектүү альтернативдүү энергия булактарынын мисалдары келтирилген.
Шамал тегирмендерин азыр дээрлик бардык өлкөлөрдөн тапса болот. Россиянын көптөгөн шаарларынын көчөлөрүндө да шамалдын энергиясынан электр энергиясы менен камсыз болгон чырактар орнотулган. Албетте, алардын баасы орточодон жогору, бирок убакыттын өтүшү менен алар бул айырманы толуктайт.
Бир топ убакыт мурун, энергияны колдонуу менен алууга мүмкүндүк берген технология ойлоп табылганокеандын бетиндеги жана тереңдиктеги суунун температурасынын айырмасы. Кытай бул багытты активдүү өнүктүрүүгө бара жатат. Жакынкы жылдарда Орто Падышалыктын жээгинде бул технология боюнча иштеген эң ири электр станциясын курмакчы. Деңизди колдонуунун башка жолдору бар. Мисалы, Австралияда агымдын күчү менен энергия өндүргөн электр станциясын түзүүнү пландап жатышат.
Электр же жылуулукту өндүрүүнүн башка көптөгөн жолдору бар. Бирок башка көптөгөн варианттардын фонунда күн энергиясы илимди өнүктүрүүдө чындап эле келечектүү багыт болуп саналат.
