El uso de la energía solar, la energía solar: historia del desarrollo, pros y contras.
La moda de las energías alternativas está cobrando impulso. Además, el énfasis está en las fuentes de energía renovable: mareas, viento, solar. La energía solar (o fotovoltaica) se considera uno de los sectores industriales de mayor crecimiento. Muy a menudo afirmaciones muy optimistas como el hecho de que toda la energía de los próximos tiempos, nada menos, se basará en la energía solar.
Estrictamente hablando, la energía de una estrella llamada Sol está presente en forma "preservada" en todos los tipos de combustibles fósiles: carbón, petróleo, gas. Esta energía comienza a acumularse en la etapa de crecimiento de las plantas, que consumen luz solar y calor, que, debido a complejos procesos biológicos, se convierten en fósiles de carbono. La energía del agua, su circulación también es apoyada por el Sol.
La densidad de la energía solar en el límite superior de la atmósfera es de 1350 W/m2, se denomina «constante solar». Cuando los rayos del sol atraviesan la atmósfera terrestre, parte de la radiación se dispersa.Pero incluso en la misma superficie de la Tierra, su densidad es suficiente para un posible uso, incluso en tiempo nublado.
La historia del desarrollo
El efecto fotovoltaico (es decir, la aparición de una corriente estacionaria en un material homogéneo con su fotoexcitación homogénea) fue descubierto en 1839 por el físico francés Alexandre-Edmond Becquerel. Un poco más tarde, el inglés Willoughby Smith y el alemán Heinrich-Rudolph Hertz descubrieron de forma independiente la fotoconductividad del selenio y la fotoconductividad ultravioleta.
En 1888, se patentó en Estados Unidos el primer "dispositivo de recuperación de radiación solar". Los primeros logros de los científicos rusos en el campo de la fotoconductividad se remontan a 1938. Luego, en el laboratorio del académico Abram Joffe, se creó por primera vez un elemento de conversión de energía solar, que se planeó utilizar en energía solar.
El desarrollo de la energía solar terrestre estuvo precedido por una gran cantidad de trabajo de científicos (incluidos los físicos de la Escuela Científica de Leningrado-Petersburgo, Boris Kolomiets y Yuri Maslakovts) en el campo de las baterías solares para fines espaciales. Crearon en el Instituto de Física y Tecnología de Leningrado fotocélulas a partir de azufre de talio, cuya eficiencia era igual al 1%, un récord real para esa época.
Abram Joffe también se convirtió en el autor de la ahora popular solución de instalación fotocélulas en los tejados (aunque la idea no tuvo mucha aceptación al principio simplemente porque nadie estaba experimentando una escasez de combustibles fósiles en ese momento). Hoy en día, países como Alemania, EE. UU., Japón e Israel instalan cada vez más paneles solares en los techos de los edificios, creando así "casas energéticamente eficientes".
La energía solar comenzó a atraer más interés en la segunda mitad del siglo XX.Gracias a los desarrollos prácticos en esta área, se crearon centrales térmicas, donde el refrigerante es calentado por la radiación solar directa, y un generador turboeléctrico impulsa el vapor generado en la caldera.
Con la acumulación de conocimientos y el progreso de la teoría a la práctica, surge la cuestión de la rentabilidad de la generación solar. Inicialmente, las tareas de la energía solar no iban más allá del suministro de objetos locales, por ejemplo, de difícil acceso o alejados del sistema eléctrico central. Ya en 1975, la potencia total de todas las instalaciones solares del planeta era de solo 300 kW, y el precio de un kilovatio pico de potencia alcanzaba los 20 mil dólares.
El principio de funcionamiento de las plantas de energía solar:
Cómo se convierte la energía solar en electricidad
Tipos comunes de paneles solares
Pero, por supuesto, hacer que la energía solar despegue, incluso sin considerar el componente económico, requería una eficiencia significativamente mayor. Y se las arreglaron para lograrlo un poco. La eficiencia de los modernos generadores de semiconductores de silicio ya es del 15-24% (ver — Eficiencia de células y módulos solares.), por lo que (además de su bajada de precio) hoy en día hay una demanda constante.
La producción de paneles solares ha sido dominada por importantes empresas globales como Siemens, Kyocera, Solarex, BP Solar, Shell y otras. El costo de un vatio de energía eléctrica instalada de celdas solares semiconductoras cayó a $2.
Incluso en la época soviética, se estimaba que 4 mil km2 de módulos solares podían cubrir las necesidades anuales de electricidad de todo el mundo. Y la eficiencia de las baterías en ese momento no superaba el 6%.
En el siglo pasado, se establecieron plantas de energía solar (SPP) de 10 megavatios en los EE. UU., Francia, España, Italia y otros países "solares". En la URSS, se construyó la primera planta solar experimental con una capacidad de 5 MW en la península de Kerch, donde el número de días de sol al año es uno de los más altos de la región.
Algunas de estas estaciones todavía están en funcionamiento, muchas han dejado de funcionar, pero es seguro decir que, en principio, no pueden competir con los sistemas solares fotovoltaicos modernos.
Plantas de energía solar:
Tipos de plantas de energía solar.
profesionales
Los puntos fuertes de la energía solar son evidentes para todos y no necesitan una explicación detallada.
En primer lugar, los recursos del Sol durarán mucho tiempo: los científicos estiman que la vida útil de una estrella es de unos 5.000 millones de años.
En segundo lugar, el uso de la energía solar no amenaza las emisiones de gases de efecto invernadero, el calentamiento global y la contaminación ambiental en general, es decir, no afecta el equilibrio ecológico del planeta.
Una planta fotovoltaica con una capacidad de 1 MW produce anualmente alrededor de 2 millones de kW. Esto evita las emisiones de dióxido de carbono en comparación con una planta de energía de combustión en los siguientes volúmenes: en gas alrededor de 11 mil toneladas, en productos derivados del petróleo 1,1-1,5 mil toneladas, en carbón 1,7-2,3 mil toneladas...
Contras
Los cuellos de botella de la energía solar incluyen, en primer lugar, una eficiencia aún no suficientemente alta y, en segundo lugar, un costo por kilovatio hora no lo suficientemente bajo, algo que genera dudas sobre el uso generalizado de cualquier fuente de energía renovable.
A esto se suma el hecho de que una buena cantidad de radiación solar en la superficie terrestre se dispersa sin control.
La seguridad del medio ambiente también está estrictamente cuestionada; después de todo, todavía no está claro qué hacer con la eliminación de los elementos usados.
Finalmente, el grado de estudio de la energía solar, digan lo que digan, aún está lejos de ser perfecto.
El eslabón más débil de la energía solar es la baja eficiencia de las baterías; la solución a este problema es sólo cuestión de tiempo.
Uso
Sí, obtener energía del Sol no es el proyecto más barato. Pero, en primer lugar, en los últimos treinta años, un vatio generado mediante fotocélulas se ha vuelto diez veces más barato. Y en segundo lugar, el deseo de los países europeos de reducir la dependencia de las fuentes de energía tradicionales juega el papel de la energía solar. Además, no se olvide del Protocolo de Kioto. Ahora podemos decir que la energía solar se está desarrollando a un ritmo constante tanto desde el punto de vista de la ciencia como desde el punto de vista del comercio.
Hoy en día, la energía solar se usa más activamente para tres propósitos:
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calefacción y agua caliente y aire acondicionado;
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conversión en energía eléctrica mediante convertidores solares fotovoltaicos;
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Generación de energía a gran escala basada en el ciclo térmico.
La energía solar no tiene que convertirse en electricidad, pero es muy posible utilizarla como calor. Por ejemplo, para calefacción y agua caliente de instalaciones residenciales e industriales.
La base del principio de funcionamiento del diseño de los sistemas de calefacción solar es el calentamiento del anticongelante.Luego, el calor se transfiere a tanques de almacenamiento, generalmente ubicados en el sótano, y se consume desde allí.
Uno de los mayores consumidores potenciales de energía fotovoltaica es el sector agrícola, que puede consumir de forma independiente cientos de megavatios de energía solar pico al año. A esto se puede sumar soporte de navegación, energía para sistemas de telecomunicaciones, sistemas para el resort y negocios de salud y turismo, así como villas, farolas solares y más.
Hoy en día, se está considerando seriamente la posibilidad de formas absolutamente fantásticas, desde el punto de vista del profano, de utilizar la energía solar. Por ejemplo, proyectos para orbitar alrededor de estaciones solares o, aún más fantástico, plantas de energía solar en la luna.
Y de hecho hay tales proyectos. En el espacio, la concentración de energía solar es mucho mayor en comparación con nuestro planeta azul. La transmisión de energía a la Tierra es posible utilizando luz dirigida (láser) o radiación de ultra alta frecuencia (microondas).
Continuando con el tema: Crece la energía solar en el mundo