Екологічна ситуація на планеті

З погіршенням екологічної ситуації на нашій планеті, а також з необґрунтованою залежністю від традиційних джерел енергії, вчені почали вивчати й оцінювати енергетичний потенціал природних явищ і поступово знайшли методи їх використання. Результатом цих пошуків стали, так звані, альтернативні джерела енергії – будь-яка альтернатива викопному паливу – тобто енергія сонця, вітру, води та ін., які стали доступні людству.

Одним з найбільш перспективних варіантів розвитку альтернативної енергетики в промисловому, господарському та приватному секторі є сонячна енергетика. Для отримання сонячної енергії створені спеціальні станції, що перетворюють енергію сонячних променів в електроенергію.

Так сталося, що велика частина сонячного випромінювання розсіюється і поглинається атмосферою, особливо хмарами, і тільки 1/3 має можливість досягнути земної поверхні. Загалом вся енергія, що випромінюється Сонцем, більша від тієї частини, що одержує Земля, у 5 млрд. разів. Але, як показують підрахунки, навіть така «непримітна» величина в 1,600 разів більша енергії, яку дають всі інші джерела разом узяті.

Як показує історія, сонячний потенціал був відкритий людьми набагато раніше, ніж ми могли б це собі уявити. Сонце завжди було предметом любові та поклоніння для людства, воно породило безліч релігій, культів, традицій та витворів мистецтва. Поклоніння Сонцю і сонячним богам виявлено у всіх районах світу з незапам’ятних часів. Наприклад, у Верхньому Єгипті, культура якого бере свій початок з четвертого тисячоріччя до н.е., вірили, що фараони ведуть своє походження від бога Сонця – Ра.

Зрозумівши, що сонячна енергія це не лише сприятливий клімат для існування цивілізації, люди почали направляти енергію собі на службу: сушили шкіру тварин, з якої шили одяг, виготовляли меблі й посудини; сушили їжі з метою тривалого її зберігання; одержували соль з води методом випарювання; отримували вогню за допомогою фокусування сонячних променів через скляні лінзи.

Поступово люди удосконалювали знаряддя праці й винаходили нові способи використання сонячного випромінювання для багатьох корисних цілей. Так, у VI столітті до н. е. у місті Вавилон було винайдено сонячний годинник, який пізніше почали використовувати у Греції, а потім і в Римі. Відомо також й те, що у 212 році до н. е. жреці, за допомогою концентрованих сонячних променів, запалювали священний вогонь у храмах.

Варто також згадати видатного італійського винахідника і художника Леонардо да Вінчі, який у 1515 році, склав один з перших планів застосування енергії Сонця в промисловості. У його записних книжках є малюнки декількох проектів гігантського параболічного дзеркала, «щоб забезпечити теплом будь–яку котельню на фабриці».

Леонардо да Вінчі й фрагмент його записних книжок

Менше, ніж через 100 років, у 1600 році, у Франції запрацював перший сонячний двигун, що працював на нагрітому повітрі і його використовували для перекачування води. Наприкінці XVIII століття було створено першу сонячну піч, а у 1767 році з’являється перший у світі сонячний колектор. Відомий астроном Джон Гершель використовував його для готування їжі під час експедиції в Південну Африку в 1830–х роках.

Сонячна піч А. Лавуазьє

У США розвиток сонячної енергетики почався після громадянської війни. У час свого знаменитого просування на Захід американські першопроходьці залишали воду в чорних посудинах на весь день, і наприкінці дня у них була гаряча вода для готування вечері. Першим американським вченим в галузі сонячної енергетики вважається інженер Джон Еріксон, який в 1833 році побудував сонячний повітряний двигун з параболоциліндричним концентратором. У 1866 році француз А. Мушо побудував в Алжирі кілька великих сонячних концентраторів і використовував їх для дистиляції води і приводу насосів. Згодом з’являються сонячна піч для готування їжі (1878), в якій 0,5 кг м’яса можна було приготувати за 20 хвилин. Крім того у Москві здійснили процес плавлення металів сонячною енергією, сфокусованою параболоїдним дзеркалом, у фокусі якого температура перевищувала 3000°С.

Принцип роботи сучасних сонячних електростанцій започаткував французький учений Александр-Едмон Беккерель.  З 1839 до 1841 років він опублікував дослідження сонячного спектра й електричного світла. Проте до практики справа дійшла лише 1873-го, коли англієць Віллоубі Сміт помітив, що хімічний елемент селен слугує фотопровідником. Згодом, 1883 року, американський учений Чарлз Фріттс на основі цього дослідження створив перший фотоелемент. Він покрив селен золотом, яке під дією світла виробляло поновну електроенергію. Коефіцієнт корисної дії (ККД) становив 1%, що в 15 разів менше, ніж у сучасних панелях.

Александр-Едмон Беккерель

Однак, щоб створити потужнішу сонячну панель, потрібно досконало знати явище фотоефекту. Це питання в 1888—1890 роках досліджували паралельно двоє вчених — німець Гайнріх Герц і росіянин Олександр Столєтов. Проте фотоефект пояснив 1905 року відомий учений Альберт Ейнштейн. За це 1921-го йому присудили Нобелівську премію з фізики. Науковець зміг пояснити залежність швидкості вибитих електронів від частоти світла й вивів важливу формулу.

Перші експериментальні спроби отримання сонячної енергії за допомогою фотоелементів почалися в 50-х роках минулого століття, а вже до 1958 року вони повноцінно використовувалися НАСА в космосі, фахівці відомства встановлювали їх на супутниках, космічних обсерваторіях, станціях.


Сонячні панелі на орбіті Землі

А ось в земних умовах розвиток сонячної енергетики підштовхнула енергетична криза, коли проблема вичерпності корисних копалин стала перед усім світом. У 1970-х років ХХ століття у розвинених країнах збільшився інтерес і попит в енергетичній політиці та енергозбереженні. Зумовили ці явища підвищення цін на нафту, скорочення її поставок та, як результат, нафтове ембарго ОПЕК в 1973 році та іранська криза 1979 року. Ці фактори дали поштовх до розвитку відновлюваних джерел енергії (ВДЕ): сонця, води, відру, енергії з біомаси та геотермальної енергії. Однак, як тільки ціни на нафту впали, інтерес до нових джерел енергії відійшов на інший план.

З роками ситуація знову змінилася, коли людство зрозуміло, що екологічна ситуація всієї планети знаходить у небезпеці. Стрімке спалювання викопних видів палива зробило і до сьогодні продовжує робити значний внесок в процеси глобального потепління, а тому необхідно було шукати альтернативу. Крім того, країни хотіли звести до мінімуму свою енергетичну залежність від провідних нафто-газових гігантів.

У 90-х роках минулого століття було підписано декілька важливих документів, які зобов’язували розвинені країни і країни з перехідною економікою скорочувати або стабілізувати кількість парникових газів до рівня безпечного для клімату.

Першими, хто став на шлях «зеленої» енергетики були США, які ввели «зелений» тариф ще у 1978 році. За ними слідувала Німеччина, яка виділяла кошти на розробку нових енерготехнологій, а також серйозно зайнялася створенням законодавчої бази, яка стимулювала розвиток ВДЕ. На сьогодні Німеччина виробляє 30%  електроенергії з ВДЕ. Україна ж стала на шлях розвитку сонячної енергетики, на законодавчому рівня, у 2009 році.

На сьогоднішній день сонячні батареї використовуються у різних галузях і у різний спосіб, ось найцікавіші з них:

Розвиток відновлюваної енергетики стрімко зростає і буде зростати й надалі, навіть в нинішніх умовах зниження цін на нафту, оскільки його основні драйвери є довгостроковими. Сьогодні навіть нафтові країни ставлять перед собою цілі збільшення частки ВДЕ в своєму енергобалансі.

Світ свідомо рухається в єдино правильному напрямку збереження нашої планети. Проблеми глобального потепління та шляхи їх вирішення обговорюються на найвищих рівнях. Останньою ключовою подією, якою завершився  2015 рік було підписання 196 державами  міжнародної екологічної угоди на Паризькому кліматичному самміті. Найвищою поставленою ціллю в згаданому документі є повна відмова від традиційних видів палива вже в другій половині 21 століття.

Останні новини

Пройди тест

09/10/2019 06:39

10 фактів про сонячну енергетику

Теги:
Екологічна ситуація на планеті

24/07/2019 01:04

З погіршенням екологічної ситуації на нашій планеті, а також з необґрунтованою залежністю від традиційних джерел енергії, вчені почали вивчати й оцінювати енергетичний потенціал природних явищ і поступово знайшли методи їх використання. Результатом цих пошуків стали, так звані, альтернативні джерела енергії – будь-яка альтернатива викопному паливу – тобто енергія сонця, вітру, води та ін., які стали […]

Теги:
+