Солнечная энергия

sunСолнце - центр нашей системы из 8 планет (не считая мелких, таких как Плутон, Церера и др.), является первичным и главным источником энергии в нашей системе планет. Являясь большим термоядерным реактором, выделяющим громадное количество энергии, оно согревает Землю, приводит в движение  и верхние слои атмосферы, океанские течения и реки.  Под воздействием солнечных лучей и благодаря фотосинтезу, на нашей планете вырастает около одного квадриллиона тонн растений, дающих в свою очередь жизнь, 10 триллионам  тонн животных организмов. Благодаря совместному труду  Солнца, воды и воздуха, за миллионы лет, на 3емле накоплены запасы углеводородов - угля, нефти, газа  и пр., которые мы сейчас активно расходуем.  Для удовлетворения потребностей человечества в энергоресурсах, на сегодняшний день, требуется сжечь около десяти миллиардов тонн углеводородного топлива в год.
    Давайте разберем, что же происходит. Считается, что на 3емле имеется около шести  триллионов тонн различных углеводородов. Если взять энергию, поставляемую на нашу планету Солнцем за год, и перевести в углеводородное топливо, которое мы сжигаем, то получим около ста триллионов тонн, что в десять тысяч раз превышает необходимый нам объем энергоресурсов. Нетрудно подсчитать, что содержащуюся в недрах нашей планеты энергию, Солнце отдает Земле всего за три недели, а резерва  солнечной энергии хватит еще на 5 миллиардов лет. Растениями поглощается примерно 34% идущей от Солнца энергии. Оставшаяся энергия расходуется на поддержание комфортного для жизни микроклимата в глубинах океана и на поверхности Земли. Для обеспечения потребностей  человечества энергией на несколько веков, хватит и сотой доли той энергии, которая доходит от Солнца до Земли за один год, и если мы сможем взять этот процент, то это бы решило многие проблемы с генерацией энергии на многие века вперед. Как взять этот столь необходимый для нас процент солнечной энергии в теории понятно, дело остается за более совершенными технологиями преобразования энергий. Невольно напрашивается вывод, что среди возобновляемых источников энергии, солнечная радиация по объемам ресурсов, распространенности, доступности и экологической чистоте наиболее перспективна.
    Обратимся немного к истории развития солнечной энергетики. В начале 20 века многие ученые мира, всерьез задумывались об использовании солнечной энергии. Наш соотечественник, основатель теоретической космонавтики К.Э. Циолковский, во второй части своей книги: “Исследования мировых пространств реактивными приборами”. Писал следующее: “Реактивные приборы завоюют людям беспредельные пространства и дадут солнечную энергию, в два миллиарда раз большую, чем та, которую человечество имеет на Земле”. Альберт Эйнштейн основатель всемирно известной теории относительности, в 1921 году был удостоен Нобелевской премии за объяснение законов внешнего фотоэффекта. В 1905 году была опубликована его работа, в которой, опираясь на гипотезу Планка, Эйнштейн описал как именно и в каких количествах кванты света выбивают из металла электроны. Применить данную гипотезу на практике  впервые удалось советским физикам в 30-е годы под руководством знаменитого академика А.Ф. Иоффе. В Физикотехническом институте, были разработаны и созданы первые сернисто-талиевые фотоэлементы, правда КПД этих элементов не дотягивал до 1%.  Позднее в 1954 году американскими учеными Пирсоном, Фуллерром и Чапином был запатентован первый элемент с КПД порядка 6%. В 70-х годах КПД солнечных фотоэлементов приближался к 10%, но их производство было довольно дорого и экономически неоправданно, посему использование солнечных батарей в основном ограничивалось космонавтикой. Для производства элементов, требовался кремний (Si силициум) высокой отчистки и особого качества, в сравнении со стоимостью сжигаемых углеводородов, переработка кремния виделась дрогой и  неоправданной, хотя данный элемент таблицы Менделеева в изобилии располагается на наших пляжах в виде песка (SiO2 ). В следствии чего, исследования по разработке технологий в области солнечной энергетики, были урезаны в финансировании или и вовсе свернуты. К началу 21 века  КПД солнечных батарей удалось увеличить  до 20%. Несложно догадаться, почему человечество отступило от разработки солнечной энергии, в середине прошлого века наша цивилизация разгадала тайну ядерной энергии, и все силы науки были брошены на поиски новых способов обогащения урана и создание более совершенных ядерных реакторов, в ущерб технологиям для выработки кремния и разработки новых видов солнечных элементов. Не будем вдаваться в расчеты стоимости обогащения урана и получения солнечного кремния, ядерной энергетике нужно отдать должное, несомненно, это было великое достижение нашей цивилизации.
Тем не менее, все это выглядит немного странно, учитывая тот факт что более прогрессивные технологии получения силициума давно существуют. Еще в 1974 году  фирмой Siemens (Германия) была разработана технология получения кремния с помощью карботермического цикла, что понизило себестоимость процесса  на порядок.  Однако для данной технологии требуется уже не обычный песок, а так называемые осбо чистые кварцы, запасы которых в нашей стране самые крупные, что несомненно выгодно для России, ведь имеющихся запасов хватит на всех.

Полезная информация

Интересные предложения
В ближайшее время планируется опубликовать первую часть научной работы Макарова Б.И. "Законы управляющие вселенной"

Популярные Материалы

Теория

Гидравлический теплогенератор с КПД 120-170 % - вымысел или реальность? КПД выше единицы означает, что количество выделяемого тепла будет больше, чем потребленная электродвигателем энергия. Однако, научного объяснения это важное обстоятельство до сих пор не имеет. Позже мы опубликуем свою версию объяснения этого явления.

Последние Публикации