Reklaam
Taastuvad ressursid. See on probleem, millega seisame silmitsi iga päev, olenemata sellest, kas mõistame seda või mitte. Iga gaasikäepideme pumba, autogaasipedaali iga vajutuse ja nutitelefoni laadijate iga pistiku abil tarbime kütust. Ja ühel päeval hakkab see kütus otsa saama. Miks me siis ei kasuta seda ühte energiaallikat, mis otsa ei saaks - päikest?
Päike on suurepärane olend. See annab maailmale piisavalt energiat kogu tsivilisatsiooni toiteks. Ainus probleem on, kuidas me seda energiat jäädvustame ja ära kasutame? Mis kasu on hunnikust tasuta energiat, kui me ei saa seda kasulikuks meediumiks teisendada? Selles peitub probleem ja seda on palju keerulisem lahendada, kui võite arvata.
“Oota hetk" sa ütled, "meil on olnud päikeseenergiat alates 1980. aastatest!Ja teil oleks seda väites õigus. Kuid häda pole selles kuidas päikese energia muundamiseks elektriks. Me juba teame, kuidas seda teha - lihtsalt mitte tasemel, mida saab massiliselt tarbida. Päikeseenergia piiride mõistmiseks peame teadma, kuidas päikesepaneelid töötavad.
Nii et liituge minuga, kui ma uurin päikeseenergia sisemist tööd. Vaatame lähemalt protsessi, mis hõlmab päikesevalguse muutmist elujõuliseks kütuseallikaks.
Päikeseenergia algab, nagu arvata võiks, päikese käes. See taevas rippuv hiiglaslik tulepall on täiuslik energiaallikas. Erinevalt söest ei ummista päike meie atmosfääri süsihappegaasiga. See on hõlpsasti juurdepääsetav, nii et me ei pea kogu maailmas puurima. Päikeseenergiaga töötamine ei kujuta endast ohtu inimesele (välja arvatud võib-olla juhusliku päikesepõletuse korral).
Ja mis kõige tähtsam, päikeseenergia on tasuta. Peale tegelike retseptorite ehitamise ja seadmete hooldamise pole päikeseenergiaga seotud kulusid.
Kuidas see kõik töötab?
Energia on meie ümber erinevates vormides. Valgus on energia. Kuumus on energia. Liikumine on energia. Vaikus on (potentsiaalne) energia. Päike eraldab tohutul hulgal valgust ja meie eesmärk on muuta see valgusenergia millekski, mida saame kasutada, nimelt elektrienergiaks.
Enamikul juhtudest, kui valgus tabab eset, muundub see soojusenergiaks. Mõelge tagasi oma viimasele rannakülastusele. Päikese käes istudes kasvas teie nahk kuumaks. See on lihtne elutõde, mida me kõik oleme kogenud. Kuid on olemas teatud materjalid, mis muudavad valguse muudeks energiateks kui soojus. Räni on üks neist materjalidest.
Kui valgus satub räni, ei haju see soojusena. Selle asemel hüppavad ränimolekulis olevad elektronid ringi, tekitades elektrivoolu. Räni sel viisil kasutamiseks vajate aga suuri ränikristalle, mis on piisavalt suured, et toota märgatavat kogust elektrit.
Päikeseenergia vanemates versioonides kasutati räni kristalle. Nagu selgus, ei olnud see päikesevalguse muundamise meetod kuigi teostatav, kuna suuri räni kristalle on keeruline kasvatada. Kui midagi on raske, jääb selle hind kõrgeks. Kui hind püsib kõrge, on selle laialdane kasutamine ebatõenäoline.
Tänapäeval kasutab päikeseenergia tehnoloogia erinevat materjali. See uus materjal koosneb vasest, indiumist, galliumist ja seleenist ning kannab asjakohast nimetust vask-indium-gallium-seleniid ehk CIGS. Erinevalt räni, on CIGS-ist valmistatud kristallid väiksemad ja odavamad, kuid päikesevalguse muundamisel on need räni palju ebaefektiivsemad.
Ja seal me täna olemegi. Päikeseenergia moodustab maailma energiatoodangust väga väikese osa ja see püsib nii kuni teadlasteni kas leida uus materjal, mis töötab sama hästi kui räni, või leida meetod suure räni odavaks tootmiseks kristallid.
Nii ebaefektiivsed kui päikesepaneelid praegu on, on mõned meetodid, mida kasutatakse päikeseenergia elektri kogumise ja salvestamise parandamiseks. Üks võimalus on kasutada akut, mis salvestab energiat, võimaldades tarbimist siis, kui päikest pole - öösel ja pilves päevadel. Teine võimalus on kasutada heliostaati.
Mis on heliostaat? Võite mõelda sellest kui suurest peeglist (või paljudest peeglitest), mis on kinnitatud pöörleva masti või platvormi (või paljude postide ja platvormide) külge. Erinevalt päikesepaneelidest ei ima heliostaatid päikest otseselt; selle asemel kasutavad nad peegleid päikesevalguse suunamiseks ja suunavad selle neeldumiseks statsionaarsetele päikesepaneelidele.
Heliostaate kontrollivad enamasti arvutid. Nendele arvutitele antakse teatud andmeid (heliostaati asukoht, päikese asukoht) paneel, kellaaeg ja kuupäev) ja andmed krõbistatakse seni, kuni arvuti suudab arvutada päikese asukoha taevas. Kui see on tehtud, reguleerib arvuti peegli nurka nii, et päikesevalgus sellest peksab ja lööb päikesepaneeli.
Heliostaadi suurim eelis on see, et paljusid neist saab paigutada ühele päikeseretseptorile suunatud. Kui tavaliselt võib päikesepaneel saada vaid vähest päikesevalgust, siis heliostaatide paigutus võib muundatava valguse hulka drastiliselt võimendada.
Kuid isegi heliostaatide korral on päikeseenergiaga veel pikk tee minna, enne kui seda saab laialdaselt kasutada. Kui see poleks probleem teisendamine tegelik päikesevalgus, päikeseenergia oleks meie tsivilisatsiooni jaoks kõige taastuvam, taskukohasem ja keskkonnasõbralikum. St kuni päike plahvatab.
Kujutise krediit: Päikesepaneeli illustratsioon Shutterstocki kaudu, Päikesepaneeli foto Shutterstocki kaudu
Joel Lee'l on B.S. arvutiteaduses ja üle kuue aasta kestnud erialase kirjutamise kogemus. Ta on MakeUseOfi peatoimetaja.
