El uso de la energía solar en la Tierra. Perspectivas de usar la energía del Sol en la Tierra

Hasta la fecha, el problema del consumo de energía es muy agudo: los recursos del planeta no son infinitos y por el tiempo de su existencia, la humanidad ha devastado bastante lo que fue dado por la naturaleza. En este momento, el carbón y el petróleo se están extrayendo activamente, cuyas reservas cada día se hacen más pequeñas. El poder del pensamiento le permitió a la humanidad dar un paso increíble hacia el futuro y utilizar la energía nuclear, trayendo consigo un gran peligro para todo el medio ambiente.

No menos aguda es la cuestión ecológica: la extracción activa de recursos y su posterior uso afecta negativamente al estado del planeta, cambiando no sólo la naturaleza del suelo, sino también las condiciones climáticas.

Por eso siempre se ha prestado especial atención a las fuentes naturales de energía, como por ejemplo el agua o el viento. Finalmente, después de tantos años de investigación y desarrollo activo, la humanidad "creció" para usar la energía del Sol en la Tierra. Es sobre él lo que será discutido más a fondo.

Lo que es atractivo en este

Antes de proceder a ejemplos concretos, averiguaremos en qué se interesa tanto este tipo de extracción de energía de investigadores de todo el mundo. Su principal activo es la inagotabilidad. A pesar de numerosas hipótesis, la probabilidad de que una estrella como el Sol salga en un futuro próximo es extremadamente pequeña. Por lo tanto, ante la humanidad la oportunidad está abierta para recibir energía pura de una manera completamente natural.

La segunda ventaja indudable de usar la energía del Sol en la Tierra es la amistad ambiental de esta opción. El impacto en el medio ambiente en estas condiciones será cero, lo que a su vez proporciona al mundo un futuro mucho más brillante que lo que se abre con la extracción constante de recursos subterráneos limitados.

Por último, debemos prestar especial atención al hecho de que el uso de la energía solar representa el menor peligro para la persona misma.

Como de hecho

Ahora vamos a llegar al punto. Bajo un título algo poético, la "energía solar" es en realidad ocultar la transformación de la radiación en electricidad utilizando tecnologías especialmente desarrolladas. Este proceso es proporcionado por las células fotovoltaicas, que la humanidad ha estado usando activamente para sus propios propósitos, y con bastante éxito.

Radiación solar

Sucedió históricamente que el sustantivo "radiación" causa a una persona asociaciones más bien negativas que positivas en relación con esas catástrofes tecnógenas que el mundo logró sobrevivir en su vida. Sin embargo, la tecnología de usar la energía del Sol en la Tierra implica trabajar con ella.

De hecho, este tipo de radiación es la radiación electromagnética, cuyo rango está en el rango de 2.8 a 3.0 micrones.

Tan utilizado con éxito por la humanidad, el espectro solar consiste, de hecho, en tres tipos de ondas: ultravioleta (alrededor de 2%), cerca de 49% son ondas de luz y, finalmente, como muchas tienen radiación infrarroja. La energía solar tiene un pequeño número de otros componentes, pero su papel es tan insignificante que no tienen un impacto especial en la vida de la Tierra.

La cantidad de energía solar que entra en la Tierra

Ahora, cuando se determina la composición del espectro utilizado para el beneficio de la humanidad, se debe señalar una característica más importante de este recurso. El uso de la energía solar en la Tierra parece muy prometedor también porque está disponible en un número bastante grande a costos prácticamente mínimos para el procesamiento. La cantidad total de energía emitida por la estrella es extremadamente grande, pero hasta la superficie de la Tierra alcanza alrededor del 47%, lo que equivale a setecientos cuatrillones de kilovatios-hora. Para la comparación, observamos que solamente un kilovatio-hora puede proporcionar la operación de diez años de una bombilla de 100 vatios.

El poder de la radiación solar y el uso de la energía en la Tierra, por supuesto, depende de una serie de factores: las condiciones climáticas, el ángulo de incidencia de los rayos en la superficie, la época del año y la ubicación geográfica.

Cuándo y cuánto

Es fácil adivinar que la cantidad diaria de energía solar que cae sobre la superficie de la Tierra está cambiando constantemente, porque depende directamente de la posición del planeta en relación con el Sol y el movimiento de la propia luminaria. Se sabe desde hace mucho tiempo que al mediodía la radiación es máxima, mientras que en la mañana y en la noche el número de rayos que alcanzan la superficie es mucho menor.

Con seguridad, podemos decir que el uso de la energía solar será más productivo en regiones lo más próximas posible a la banda ecuatorial, ya que es allí donde la diferencia entre los índices más alto y más bajo es mínima, lo que indica la cantidad máxima de radiación que llega a la superficie del planeta. Por ejemplo, en el territorio de los sitios africanos del desierto, la cantidad anual de radiación alcanza una media de 2.200 kilovatios-hora, mientras que en Canadá o, por ejemplo, en Europa Central, las cifras no superan los 1000 kilovatios-hora.

La energía solar en la historia

Si pensamos lo más ampliamente posible, los intentos de "domar" a la gran estrella que calienta nuestro planeta comenzaron en tiempos antiguos en el tiempo del paganismo, cuando cada elemento se encarnaba en una deidad separada. Sin embargo, por supuesto, entonces, sobre el uso de la energía solar, incluso el habla no podría ser – en el mundo la magia reinó.

El tema del uso de la energía del Sol en la Tierra comenzó a aumentar activamente sólo a finales del siglo XIV-principios del siglo XX. Un avance real en la ciencia fue hecho en 1839 por Alexander Edmond Becquerel, que logró convertirse en el pionero del efecto fotovoltaico. El estudio de este tema ha aumentado significativamente, y ya 44 años más tarde, Charles Fritz fue capaz de diseñar el primer módulo, basado en selenio dorado. Tal uso de la energía del Sol en la Tierra dio una pequeña cantidad de electricidad liberada – la cantidad total de producción entonces ascendió a no más de 1%. Sin embargo, para toda la humanidad, esto fue un gran avance, abriendo nuevos horizontes de la ciencia, que ni siquiera había tenido que soñar antes.

Una contribución significativa al desarrollo de la energía solar se hizo a su debido tiempo por el propio Albert Einstein. En el mundo de hoy, el nombre de un científico se asocia más a menudo con su famosa teoría de la relatividad, pero de hecho le concedieron el premio Nobel para estudiar el fotoeffect externo.

Hasta ahora, la tecnología de usar la energía del Sol en la Tierra está experimentando altibajos rápidos, pero la rápida decadencia, pero esta rama del conocimiento se rellena constantemente con nuevos hechos y podemos esperar que en el futuro previsible se abra la puerta a un mundo completamente nuevo.

La naturaleza contra nosotros

Ya hablamos sobre las ventajas de usar la energía del Sol en la Tierra. Ahora vamos a prestar atención a las deficiencias de este método, que, por desgracia, no es menor.

Debido a la dependencia directa de la ubicación geográfica, las condiciones climáticas y el movimiento del Sol, la generación de energía solar en cantidades suficientes requiere enormes costos territoriales. La conclusión es que cuanto más el área de consumo y procesamiento de la radiación solar sea, más cantidad de energía ecológicamente limpia conseguiremos en la salida. La colocación de sistemas tan grandes requiere una gran cantidad de espacio libre, lo que provoca ciertas dificultades.

Otro problema relacionado con el uso de la energía del Sol en la Tierra es la dependencia directa de la hora del día, ya que la producción nocturna será cero y en la mañana y la tarde el tiempo es extremadamente insignificante.

Un factor de riesgo adicional es el propio clima: los cambios repentinos en las condiciones pueden tener un impacto muy negativo en el funcionamiento de este tipo de sistemas, ya que causan dificultades para depurar la capacidad requerida. En cierto sentido, las situaciones con un cambio brusco en la cantidad de absorción y producción pueden ser peligrosas.

Limpio, pero caro

El uso de la energía solar en la Tierra es difícil en este momento debido a su alto costo. Las fotocélulas necesarias para la implementación de los procesos principales tienen un coste bastante elevado. Por supuesto, el lado positivo de usar este tipo de recurso lo convierte en un reembolso, pero desde el punto de vista económico en este momento no es necesario hablar sobre el reembolso completo de los costos monetarios.

Sin embargo, como muestra la tendencia, el precio de las fotocélulas disminuye gradualmente, de modo que con el tiempo este problema puede ser completamente resuelto.

Inconveniencia del proceso

El uso del Sol como fuente de energía es también un desafío porque esta manera de procesar recursos es bastante laboriosa e inconveniente. El consumo y el procesamiento de la radiación dependen directamente de la pureza de las placas, lo cual es bastante problemático de proporcionar. Además, el calentamiento de los elementos, que sólo puede evitarse utilizando los sistemas de refrigeración más potentes, también tiene un efecto extremadamente negativo en el proceso, lo que requiere costes de material adicionales y gastos considerables.

Además, las placas usadas en colectores solares, después de 30 años de trabajo activo, gradualmente se vuelven impropias para el uso, y el costo de fotocélulas se discutió antes.

La cuestión ecológica

Anteriormente se dijo que el uso de tal recurso podría salvar a la humanidad de serios problemas con el medio ambiente en el futuro. La fuente de recursos y el producto final son realmente limpios para el medio ambiente.

Sin embargo, el uso de la energía solar, el principio de los colectores solares es el uso de placas especiales con fotocélulas, que requieren una masa de sustancias venenosas: plomo, arsénico o potasio. Su uso no daña el medio ambiente, sin embargo, dado el período limitado de su funcionamiento, con el tiempo, la utilización de obleas puede ser un problema serio.

Para limitar el impacto negativo sobre el medio ambiente, los fabricantes se están moviendo gradualmente a placas de película delgada, que tienen un menor costo y menos perjudicial para el medio ambiente.

Los métodos de conversión de la radiación en energía

Películas y libros sobre el futuro de la humanidad nos dan casi siempre la misma imagen de este proceso, que, de hecho, puede diferir sustancialmente de la realidad. Hay varias maneras de convertir.

El más común puede ser llamado el uso previamente descrito de las fotocélulas.

Como alternativa, la humanidad utiliza activamente energía solar térmica, basada en el calentamiento de superficies especiales, lo que permite calentar el agua en la dirección correcta de la temperatura obtenida. Si usted simplifica este proceso tanto como sea posible, puede ser comparado con los tanques usados para la ducha del verano en casas privadas.

Otra forma de usar la radiación para la generación de energía es la "vela solar", que sólo puede operar en un espacio airless. Este tipo de sistema convierte la radiación en energía cinética.

El problema de la falta de generación nocturna es parcialmente resuelto por las centrales eléctricas de globo solar, cuyo trabajo continúa debido a la acumulación de energía y la duración del proceso de enfriamiento.

Nosotros y la energía solar

Los recursos energéticos del sol y del viento en la Tierra se usan muy activamente, aunque a menudo no lo notamos. Ya hemos mencionado el calentamiento común del agua en una ducha de verano. De hecho, la mayoría de las veces la energía solar se utiliza para este fin. Sin embargo, hay muchos otros ejemplos: casi en cada tienda de iluminación puedes encontrar luces de almacenamiento que pueden funcionar sin electricidad ni siquiera de noche gracias a la energía acumulada por día.

Las instalaciones basadas en fotocélulas se utilizan activamente en varias estaciones de bombeo y sistemas de ventilación.

Ayer hoy mañana

Uno de los recursos más importantes para la humanidad es la energía solar, y las perspectivas para su uso son muy grandes. La rama dada se financia activamente, se amplía y mejora. Ahora la energía solar se desarrolla al máximo en los EE.UU., donde algunas regiones lo utilizan como una fuente alternativa de nutrición. Del mismo modo, las centrales eléctricas de este tipo funcionan en el desierto de Mojave. Otros países han tomado un curso largo sobre este tipo de electricidad, que en un futuro cercano, tal vez, resolverá el problema de la contaminación ambiental.