Человечество использует различные виды энергии с давних времен. Само существование людей без энергии конечно возможно, но полноценное развитие навряд ли. С каждым годом потребление энергии на планете возрастает огромными темпами. С одной стороны это не плохо, но с другой, каждый знает, что для выработки энергии необходимы энергоносители, такие как нефть, уголь и газ.
Объемы этих природных полезных ископаемых сокращаются пропорционально растущим объемам потребления энергии. Сколько их осталось, не известно. Есть разные данные о сроках, нов среднем все сходятся, что временной интервал находиться в пределах 200-300 лет. Рано или поздно наступит момент полного истощения нашей планеты, что заставит человечество переходить на альтернативные источники в срочном порядке. Чтобы этот переход был как можно незаметнее для обывателя и не вызвал энергетического кризиса, уже сейчас необходимо задуматься о том, что солнечная энергетика является одним из перспективных направлений развития альтернативных, безопасных и безвредных для природы источников энергии.
Почему в качестве основного направления развития выбраны именно солнечная энергетика? Существуют и другие эффективные методы добычи электроэнергии. Дело в том, что у каждого из всех видов электростанций есть свои минусы и негативные факторы, как правило, влияющие на атмосферу и природу планеты.
Неоспоримые недостатки современных электростанций.
Негативные аспекты самых распространенных тепловых электростанций, работающих на природных горючих материалах это:
- уменьшение мировых запасов природных ископаемых,
- загрязнение окружающей среды,
- уменьшение концентрации кислорода в атмосфере,
- нанесение вреда добычей и переработкой необходимых энергоносителей.
Все это только основные тезисы, говорящие о том, что необходимо как можно скорее снижать процент подобных сооружений на Земле. К слову сказать, такого мнения придерживаются не только экологи и защитники природы, но и сами энергетики, которые прекрасно видят последствия подобной деятельности.
К нынешнему моменту энергия, выдаваемая ТЭС в мировых масштабах, превышает 63% от общего количества получаемой мощности. На втором месте находится, на первый взгляд безвредная, гидроэнергетика или так называемые гидроэлектростанции. На их долю приходится 19 % всей добытой энергии. Мягко выражаясь не малый процент, который обеспечивает почти пятую часть человечества.
Но как показало время, строительство гидроэлектростанций обоснованно исключительно на отдельно взятых реках с постоянным сильным течением, к которым относятся, как правило, горные водные потоки. Строительство подобных электростанций приводит к нарушению естественной проходимости рек, загрязняя их и приводя к нарушению экологической обстановки.
Следующий вариант добычи энергии – атомные электростанции. Процент выработки приближается к 17 %, и имел стабильный рост до всемирно известной чернобыльской катастрофы. Сколько вреда принесла авария упоминать излишне. Поэтому понятие атомной энергии значительно приостановило свое развитие. В некоторых странах дошло даже до отказа от данного вида энергии. Хотя, справедливости ради стоит отметить, что время не спеша расставляет все на свои места, и все чаще человечество начинает обращать свой взор на атомную энергию.
Преимущества атомной энергетики всем известны: это, конечно же, очень мощное сырье и огромная выработка энергии, но вместе с тем, на другой чаше весов значительные негативные моменты. Помимо самой природной катастрофы, которая может произойти после аварии в реакторе, очень остро стоит вопрос о хранении и утилизации отходов ядерной энергетики.
Учитывая общий спектр недостатков устоявшихся электростанций, солнечная энергетика выглядит как панацея от всех негативных последствий. Это не удивительно, так как любой указанный недостаток не применим к энергии солнечных батарей.
Современное использование энергии солнца.
Солнечная энергетика начала набирать свои обороты в 20 веке. После открытия фотоэлектрического эффекта в 19 веке, человечество увидело в солнечных батареях реальный источник, способный изменить многое на планете в лучшую сторону.
Ранние разработки простейших моно и поликристаллических панелей давали незначительное количество энергии, но с каждым годом процент полезного действия батарей возрастает с завидным постоянством. После изобретения новых сплавов и материалов, КПД батарей стал настолько высок, что позволил создать солнечные батареи имеющие возможность снабдить электроэнергией целые строения.
Применение солнечных батарей в настоящее время обусловлено не только желанием спасти нашу среду обитания, а скорее нежеланием оплачивать постоянно растущие тарифы на электроэнергию. Постоянное совершенствование солнечных батарей дает множество направлений использования световой энергии. Не редки в современных домах установки по нагреву воды с помощью альтернативных батарей. Солнечные коллекторы позволяют нагревать теплоноситель и обеспечивать жилище не только горячей водой, но и отапливать его в холодное время года.
Многие города страны, увидев выгодность солнечных батарей, устанавливают в качестве городского освещения фонари на основе солнечной энергии. Подобный опыт используется уже длительное время, и показывают исключительно положительные результаты. Бесспорно, есть куда стремиться и совершенствоваться в этом направлении, но одно то, что человек на различных социальных уровнях видит полезность такого вида энергии, вселяет надежду на то, что солнечные энергосистемы имеют многообещающее будущее.
Перспективы развития и освоение новых горизонтов.
Но все это в масштабах отдельно взятого дома или города, а как будет вырабатываться электроэнергия в масштабах страны? В этот момент солнечная энергетика натыкается на краеугольный камень своего главного недостатка – наличия огромного открытого пространства для установки достаточного количества солнечных батарей. Трудно подсчитать, сколько необходимо свободной площади для установки нужного количества модулей, так как это зависит от многих показателей, например мощности и потребления, но то, что площадь огромная это факт.
К тому же, для обслуживания такого количества солнечных батарей потребуется много спецтехники и трудовых ресурсов, а при длительном пасмурном периоде вся эта установка будет бесполезна.
Несмотря на это существуют, и отлично работают солнечные электростанции в ряде стран. К примеру, Германия является лидером по выработке именно такого вида энергии. Мощности, которые дает солнечная энергетика всей планеты на сегодняшний день составляет более 30 гигаватт.
Смелое решение проблемы нехватки свободного пространства.
Основным и по-настоящему смелым проектом, который активно рассматривают ученые всех развитых стран, это проекты орбитальных солнечных электростанций. Впервые такое предложение появилось в 1968 году. Проект отнюдь не фантастический, а вполне реальный. По теоретическим расчетам орбитальная станция дает возможность вырабатывать во много раз больше электроэнергии за счет таких аспектов:
- плоскость батарей находиться постоянно под нужным углом к солнцу,
- абсолютное исключение пасмурных дней,
- выработка тока круглые сутки,
- исключение загрязнения поверхности батарей пылью, снегом или другими природными материалами находящимися на поверхности земли,
- к тому же размер и количество батарей не имеет значения, так как космическое пространство безгранично.
Следует отметить и недостатки, которые не могут пока что обеспечить вывод на околоземную орбиту таких станций. Во-первых, нет четких проектов о передаче накопленной энергии с орбиты на землю. Существуют только опытные разработки, но как они проявят себя на практике не известно. Во-вторых – материальная сторона вопроса.
Сколько будет стоить подобный проект трудно сказать. Для отправки такого количества элементов в космос потребуется совершить много сотен запусков тяжелых транспортных космических кораблей, а каждый запуск такого агрегата равен годовому бюджету некоторых небольших стран. Поэтому такая задача под силу исключительно сверхдержавам.
Несмотря на множество противоположных мнений, на 2040 год уже намечен первый запуск подобных солнечных станций. Не смотря на то, что это только опытный образец для проверки работоспособности общей схемы, запуск станет началом серьезного и полномасштабного освоения направления под названием – космическая солнечная энергетика.
