Geleceğin Enerjisi, Bugün: Güneş Panelleri ve Heliostatlar Nasıl Çalışır?

İlan

Yenilenebilir kaynaklar. Farkında olsun ya da olmasın, her gün karşılaştığımız bir problemdir. Bir gaz kolunun her pompasında, bir otomobilin gaz pedalına her basıldığında, akıllı telefon şarj cihazlarımızın her fişinde yakıt tüketiyoruz. Ve bir gün, bu yakıt tükenecek. Öyleyse neden tükenmeyecek bir enerji kaynağını kullanmıyoruz - güneş?

Güneş muhteşem bir varlıktır. Tüm medeniyete güç vermek için dünyaya yeterli enerji sağlar. Tek sorun, bu enerjiyi nasıl yakalayıp bunlardan nasıl yararlanıyoruz? Yararlı bir ortama dönüştüremezsek, bir sürü serbest enerjinin faydası nedir? Sorun burada yatıyor ve çözmek hayal edebileceğinizden çok daha zor.

“Bir dakika bekle" diyorsun, "1980'lerden beri ticari güneş enerjisine sahibiz!“Ve bunu söylemekte haklısın. Ancak, sorun yok Nasıl güneş enerjisini elektriğe dönüştürmek. Bunu nasıl yapacağımızı zaten biliyoruz - sadece toplu tüketilebilecek bir seviyede değil. Güneş enerjisinin sınırlarını anlamak için güneş panellerinin nasıl çalıştığını bilmemiz gerekir.

Güneş enerjisinin iç işleyişini araştırırken bana katılın. Güneş ışığını uygun bir yakıt kaynağına dönüştürme sürecine daha yakından bakalım.

Güneş enerjisi, beklediğiniz gibi güneş ile başlar. Gökyüzünde asılı duran dev ateş topu mükemmel bir enerji kaynağıdır. Kömürün aksine, güneş atmosferimizi karbondioksit ile tıkamaz. Kolayca erişilebilir, bu yüzden dünya çapında delmeye gitmemiz gerekmiyor. Güneş enerjisi ile çalışmak insanlar için bir tehdit oluşturmaz (belki de ara sıra güneş yanığı hariç).

Ve en önemlisi, güneş enerjisi ücretsizdir. Gerçek reseptörleri inşa etmenin ve ekipmanı korumanın yanı sıra, güneş enerjisinin maliyeti yoktur.

Peki hepsi nasıl çalışıyor?

Enerji her yerde farklı şekillerde. Işık enerjidir. Isı enerjidir. Hareket enerjidir. Durgunluk (potansiyel) enerjidir. Güneş büyük miktarda ışık verir ve amacımız bu ışık enerjisini elektrik enerjisini kullanabileceğimiz bir şeye dönüştürmektir.

Çoğu durumda, ışık bir nesneye çarptığında, ısı enerjisine dönüştürülür. Son plaj ziyaretinizi tekrar düşünün. Güneşte otururken cildiniz ısındı. Hepimizin deneyimlediği basit bir yaşam gerçeğidir. Ancak ışığı ısı dışındaki enerjilere dönüştüren bazı malzemeler vardır. Silikon bu malzemelerden biridir.

Işık silikona çarptığında, ısı olarak dağılmaz. Bunun yerine, silikon molekülündeki elektronlar hareket ederek zıplayarak bir elektrik akımı üretir. Bununla birlikte, silikonu bu şekilde kullanmak için, gözle görülür miktarda elektrik üretecek kadar büyük büyük silikon kristallerine ihtiyacınız vardır.

Güneş teknolojisinin eski versiyonlarında silikon kristaller kullanılıyordu. Anlaşıldığı gibi, bu büyük güneş kristallerinin büyümesi zor olduğu için güneş ışığı dönüşüm yönteminin pek mümkün olmadığı anlaşıldı. Bir şey zor olduğunda, fiyatı yüksek kalır. Fiyat yüksek kalırsa, yaygın kullanım olasılığı düşük olur.

Günümüzde güneş enerjisi teknolojisi farklı bir malzeme kullanmaktadır. Bu yeni malzeme bakır, indiyum, galyum ve selenyumdan oluşur ve uygun şekilde bakır-indiyum-galyum-selenid veya CIGS olarak adlandırılır. Silikondan farklı olarak, CIGS'den yapılan kristaller daha küçük ve daha ucuzdur, ancak güneş ışığını dönüştürmede silikondan çok daha verimsizdirler.

Ve bugün buradayız. Güneş elektriği dünyanın enerji üretiminin çok azını oluşturur ve bilim insanlarına kadar bu şekilde kalacaktır. ya silikonun yanı sıra yeni bir malzeme bulmak ya da ucuz olarak büyük silikon üretmek için bir yöntem keşfetmek Kristaller.

Güneş panelleri şu anda verimsiz olduğu için, güneş elektriğinin yakalanmasını ve depolanmasını iyileştirmek için kullanılan birkaç yöntem vardır. Bunun bir yolu, enerjiyi depolayan ve geceleri ve bulutlu günlerde güneş olmadığında tüketime izin veren bir pil kullanmaktır. Başka bir yol bir heliostat kullanmaktır.

Heliostat nedir? Bunu dönen bir direğe veya platforma (veya birçok direk ve platforma) bağlı büyük bir ayna (veya birçok ayna) olarak düşünebilirsiniz. Güneş panellerinin aksine, heliostatlar doğrudan güneşi emmez; bunun yerine, güneş ışığını yönlendirmek ve soğurmak için sabit güneş panellerine yönlendirmek için aynalar kullanırlar.

Heliostatlar çoğunlukla bilgisayarlar tarafından kontrol edilir. Bu bilgisayarlara belirli veri parçaları (heliostatın konumu, güneşin konumu) panel, saat ve tarih) ve bilgisayar güneşin güneş ışığının gökyüzü. Bu yapıldıktan sonra bilgisayar, aynanın açısını, güneş ışığının sekmesini ve hedef güneş paneline çarpmasını sağlayacak şekilde ayarlar.

Heliostatın en büyük yararı, bunların çoğunun tek bir güneş reseptörüne yönelik olacak şekilde düzenlenebilmesidir. Normalde bir güneş paneli sadece bir miktar güneş ışığı alabilirken, bir heliostat düzenlemesi dönüştürülmekte olan ışık miktarını büyük ölçüde artırabilir.

Ancak heliostatlarla bile, güneş enerjisinin yaygın bir ölçekte kullanılmadan önce daha uzun bir yolu var. Eğer sorun için olmasaydı dönüştürme gerçek güneş ışığı, güneş enerjisi, medeniyetimiz için en yenilenebilir, en uygun fiyatlı ve çevre için en sağlıklı yakıt olacaktır. Güneş patlayana kadar.

İmaj Kredisi: Güneş paneli illüstrasyon Shutterstock üzerinden, Shutterstock ile Güneş Paneli Fotoğraf