Технологии будущего

Является ли солнечная энергия устойчивой? 4 проблемы, которые нужно решить до солнечной революции

Является ли солнечная энергия устойчивой? 4 проблемы, которые нужно решить до солнечной революции

Что произойдет, если в мире закончится ископаемое топливо? Больше нет машин, нет электричества, нет кондиционера. Как только последние батареи будут разряжены, мы вернемся в средние века. Мы не можем этого допустить.

Энергия дорогая, и, поскольку мы продолжаем истощать Землю своей нефтью, цена на энергию будет только расти — то есть, если мы не можем найти другой способ произвести электричество. Когда топливо так важно, стать обычным явлением, вот тогда вы узнаете, что проблема реальна.

Серьезно, к 2060 году у нас может закончиться ископаемое топливо .

Солнечная энергия — наша надежда , но развитие этой технологии за последние несколько десятилетий было слабым. Сколько времени до того, как солнечная энергия оправдает свои обещания? Что так долго? Придет ли энергетическая революция вовремя?

Мир нуждается в солнечной энергии …

Справедливости ради, солнечная энергия — не единственная альтернатива ископаемому топливу. Блестящие умы во всем мире исследуют множество других возможностей, и хотя все они демонстрируют различное количество потенциала, все они имеют серьезные недостатки.

Например, энергия ветра . Ветер повсюду и полон энергетического потенциала. Он зеленый, с незначительным выбросом загрязняющих веществ и относительно эффективен, когда речь идет о требованиях к пространству.

солнечная мощность принятие ветер ферма

К сожалению, ветер непредсказуем и часто сопровождается периодическими скачками, что не очень полезно, если мы не сможем обеспечить долговременное хранение произведенной энергии. Не говоря уже о том, что ветряные турбины могут быть очень громкими и опасными для обслуживания.

Кроме того, крупные ветряные электростанции могут иметь непосредственное влияние на местную погоду (влияя на циркуляцию воздуха) и местную дикую природу (турбины, убивающие птиц и летучих мышей). Это может быть смягчено разработкой ветровых турбин без лопастей , но пока рано об этом говорить.

Гидроэлектростанция является еще одним источником топлива, который оказался эффективным, но проблематичным. Плотины гидроэлектростанций разрушительны для водных экосистем, создают застойные водоемы, нарушают миграционные привычки и прямо убивают многие виды рыб.

солнечная мощность усыновлению-биотопливо

Другие виды альтернативной энергии, в том числе биотопливо и водород , испытывают трудности в преодолении самых основных проблем: для их производства требуется больше энергии, чем энергии, предлагаемой при потреблении .

Другим достойным вариантом является ядерная энергетика, которая гораздо более экологична, чем ископаемое топливо на единицу продукции. Тем не менее, удаление отходов остается проблемой, и все еще существует проблема конечного топлива. Ядерная энергия может выиграть нам время, но это не постоянное решение проблемы.

Который пока оставляет нам солнечную энергию только в качестве единственно вероятного долгосрочного решения.

… Но препятствий много

Мы кратко рассмотрели, почему солнечная энергия не взяла раньше, но давайте рассмотрим это более подробно. Если солнце является нашим предполагаемым спасителем от истощения запасов ископаемого топлива, какого чёрта остановить солнечную революцию?

Оказывается, у нас есть несколько препятствий, чтобы перепрыгнуть.

солнечная мощность принятие горизонт

Прежде всего, как энергия ветра, солнечная энергия является прерывистой . Хорошо известно, что солнечные элементы генерируют энергию только тогда, когда на них светит солнце. Эта простая проблема делает солнечные элементы совершенно неэффективными для больших частей света.

Возьмите такой город, как Сиэтл или Лондон. Это районы, где в течение года выпадает больше осадков, чем солнечного света. Чтобы питать эти города одной только солнечной энергией, солнечная энергия каждого дня должна генерировать электроэнергию как минимум за два дня. Солнечные технологии сейчас не далеки от этой возможности.

А как насчет тропических лесов Амазонки? Это 2,1 миллиона квадратных миль земли, которая не способна использовать солнечные лучи для электричества. А как насчет стран за Полярным кругом? Эти места могут видеть солнце в течение шести месяцев подряд, а затем тьму в течение следующих шести месяцев. У них будет электричество только на полгода. Объединение энергии между различными областями также представляет проблему, потому что потеря энергии по длинным линиям электропередачи становится чрезмерной. Мы могли бы исправить это с помощью сверхпроводников при комнатной температуре, но до этой технологии еще далеко.

солнечная мощность усыновлению-батарея

Что приводит нас к следующей большой проблеме: накоплению солнечной энергии . Если производство солнечной энергии доступно только в определенное время суток в определенных регионах мира, очевидный ответ заключается в том, чтобы собрать эту энергию и сохранить ее на потом. К сожалению, это гораздо легче сказать, чем сделать.

Проблема заключается в том, что дешевые аккумуляторные батареи имеют проблемы с долговечностью или надежностью, а качественные аккумуляторные батареи непомерно дороги в производстве. В 2013 году крупномасштабные литий-ионные аккумуляторы находились в ценовом диапазоне около 1000 долларов за кВт-ч.

К счастью для всех нас, 2015 год ознаменовал новую эру, когда генеральный директор Tesla Элон Маск представил аккумуляторные батареи нового поколения. как для небольших потребителей, так и для крупных компаний. Цены начнутся около $ 350 / кВт-ч, и с этого момента будут только дешевле.

солнечная мощность принятие-лампочка

Но хранение солнечной энергии имеет значение только в том случае, если мы можем производить больше электроэнергии, чем нам нужно, чтобы мы могли хранить избыток, поэтому нам также необходимо говорить об эффективности солнечных элементов .

Среднестатистическому американскому домашнему хозяйству требуется около 24 кВт / ч в день (или 1 кВт / ч). Однако эта цифра распределяется неравномерно: потребление электроэнергии является относительно постоянным в течение дня, резко возрастает по вечерам после того, как люди возвращаются с работы, а затем практически падает после того, как все уснули. Это представляет проблему.

Для того, чтобы ночью было электричество, солнечная энергия должна собираться и храниться в течение дня, пока солнце еще не светило. Но если люди используют электричество в течение дня, то солнечные элементы должны захватывать как можно больше солнца: достаточно для удовлетворения потребностей в электроэнергии в дневное время и достаточно для зарядки батарей на ночь.

Или, другими словами, если мы предположим, что мы получаем шесть часов «хорошего солнца» в день — и это щедро — то солнечной емкости должно быть достаточно, чтобы захватить энергию за 24 часа в течение этого шестичасового периода. В конце концов, оценки солнечных элементов основаны на идеальных условиях: ясное солнце в полдень на экваторе Земли.

солнечная мощность усыновлению-дом

Итак, давайте поговорим об эффективности. В среднем, солнечные панели, рассчитанные на потребителя, могут генерировать около 10 Вт / ч на кв. Фут. Поэтому для выработки 1 кВт / ч вам понадобится 100 кв. Футов солнечных панелей. Но это предполагает, что солнце светит весь день каждый день, и мы знаем, что это не так.

Если мы предположим шесть часов «хорошего солнца», то нам понадобится в четыре раза больше солнечных панелей, что даст нам до 400 кв. Футов солнечных панелей для удовлетворения потребностей в электроэнергии среднего американского домохозяйства. И сумма всей этой обшивки должна быть оценена в 4 кВт.

При средней стоимости 5 долларов за ватт система мощностью 4 кВт будет стоить около 20 000 долларов. Благодаря Tesla мы можем теперь приобрести три батареи мощностью 10 кВт / ч по 3500 долларов каждая, а общая сумма составит 10 500 долларов США. Таким образом, примерно за 30 500 долларов США вы могли бы иметь операционную систему, которая удовлетворяет ваши ежедневные потребности в электроэнергии, и до 30 часов работы от батареи (при условии, что у вас есть 400 кв. Футов земли, совместимой с панелями).

Конечно, все это предполагает, что у вас есть 400 кв. Футов земли, совместимой с панелями, что просто не соответствует действительности для большинства людей (особенно в городских районах). Чтобы это было реальным, практическим решением, нам нужно было бы значительно повысить эффективность солнечных элементов или покрыть ими практически все здания, используя что-то наподобие распыляемого солнечного элемента технологии.

солнечная мощность принятие-инфраструктура

Наконец, у нас есть большие проблемы в отношении инфраструктуры солнечной энергии по всему миру. Суть этой проблемы сводится к следующему: подумайте обо всем, что в настоящее время работает на ископаемом топливе (например, автомобили, электростанции и т. Д.), А затем подумайте, сколько потребуется работы, чтобы преобразовать все это в совместимость с солнечной энергией.

Многие электростанции должны быть остановлены, даже снесены, чтобы быть восстановленными в качестве солнечных ферм. Автомобили, работающие на газе, дизеле и гибридных двигателях, следует отказаться от полностью электромобилей, таких как Tesla. И затем есть периферийные расходы, такие как преобразование автозаправочных станций в зарядные станции.

Это все очень дорого .

Но если мы посмотрим на будущее крупномасштабной солнечной инфраструктуры, MIT только что опубликовал исследование, которое показало, что можно достичь развертывания солнечной энергии в тераваттном масштабе к 2050 году. Этого достаточно для обеспечения 41,7 млрд. Домашних хозяйств средним уровнем потребления электроэнергии в Америке.

Возможно, широкое распространение солнечной энергии до того, как у нас закончатся ископаемые виды топлива, возможно, все-таки возможно.

Хорошие новости: будущее выглядит ярко

Если вы зашли так далеко и все еще скептически относитесь к будущему солнечной технологии, я бы не стал вас винить. Это рекламировалось как переломный момент в течение десятилетий, и все эти недавние события могут показаться, что вокруг больше дыма.

Ну, правда в том, что альтернативная энергия может работать .

Коста-Рика недавно прошла более 75 дней подряд, используя только возобновляемую энергию . Конечно, большая часть этого была сделана с помощью гидроэлектростанций во время сезона сильных дождей, но это дает проблеск надежды для тех из нас, кто хочет сломать нашу зависимость от нефти.

Кроме того, Франция недавно подписала закон, согласно которому все новые коммерческие здания должны покрывать свои крыши солнечными батареями или установками. Это маленький, но важный шаг, который показывает, что мир начинает признавать, что солнечная энергия не просто необходима для будущего, она вероятна как реальное решение.

Если мы позволим, солнечная энергия может стать одной из нескольких технологий, которые навсегда изменят мир. И благодаря последним событиям и социальным сдвигам эти перемены могут наступить раньше, чем мы думаем.

У вас есть оговорки о солнечной энергии? Как долго вы думаете, прежде чем мир навсегда откажется от ископаемого топлива? Придет ли этот день когда-нибудь? Поделитесь своими мыслями с нами в комментариях!

Кредиты на изображения: ветроэнергетическая ферма через Shutterstock , кукурузное биотопливо через Shutterstock , Solar Horizon через Shutterstock , солнечные батареи через Shutterstock , солнечная лампочка через Shutterstock , солнечные крыши домов через Shutterstock , солнечная автобусная остановка через Shutterstock

Похожие посты
Технологии будущего

Почему мой автомобильный аккумулятор продолжает умирать?

Технологии будущего

Диагностика разряженной автомобильной батареи

Технологии будущего

Apple TV против Року

Технологии будущего

Что делать, когда датчики в вашем автомобиле не работают