The Kiev Times - ежемесячная аналитическая газета и новостной сайт

Как солнце спасет нашу планету?

1 октября 2015, 0:17
0
Версия для печати Отправить
солнце

Солнце может дать в 100 раз больше экологически чистой энергии, чем любой другой источник

На предстоящей конференции ООН по климату в Париже, которая состоится в следующем месяце, мировым лидерам предстоит решить трудную задачу: где человечеству взять достаточно энергии для удовлетворения своих потребностей и при этом не уничтожить планету?

С научной точки зрения, солнечная энергия — это единственное решение. Все самые амбициозные планы человечества — вытащить из крайней бедности еще 2 млрд человек или остановить глобальное потепление — требуют больше количества экологически чистой и возобновляемой энергии. Вопрос в том, как выбрать между солнечной энергией, энергией ветра и биотопливом. С этой целью группа ученых из немецкого Института биофизической химии решила выяснить, какой источник обладает самым большим потенциалом для удовлетворения потребностей человечества в долгосрочном плане. Результаты поразительны: Солнце может дать в 100 раз больше экологически чистой энергии, чем любой другой источник.

Общий поток солнечной энергии, который достигает Земли, составляет в верхних слоях атмосферы 175 тыс. тераватт — в 10 тыс. раз больше, чем человечество потребляет сейчас. Значительная часть этого потока поглощается атмосферой, что порождает ветры и грозы, а также приводит в движение течения мирового океана. Чуть меньше половины достигает поверхности планеты в виде энергии излучения.

Люди используют солнечную энергию двумя способами:

1. Мы разработали так называемые гелиотехнологии, чтобы напрямую собирать энергию солнечного излучения;

2. Мы используем ее косвенным образом, когда сжигаем топливо органического происхождения (нефть или уголь), которое образовалось благодаря Солнцу, или укрощаем энергию ветров и морских приливов, которые также приводятся в движение Солнцем.

Каждый из этих способов имеет ограничения физического характера — они выражаются в количестве солнечного света, которое, согласно законам термодинамики, можно преобразовать в полезную энергию.

Ученые из Института Макса Планка пришли к выводу, что косвенный метод — самый расточительный. Максимальный коэффициент полезного действия (КПД) ветровой энергетики — измеряемый как доля первоначального потока энергии, которую человек может применить для своих целей, — всего около 0,5%. Производство биотоплива из растений, получающих энергию через процессы фотосинтеза, ненамного лучше: в этом случае КПД достигает 1,5%, в основном из-за того, что сами растения способны поглощать энергию лишь из малой части цветового спектра.

Прямой подход намного лучше. По оценкам ученых, энергию из прямого солнечного света можно вырабатывать с КПД до 93%, а из рассеянного и отраженного — до 73%.

Изобилие солнечного света вкупе с высокой эффективностью его использования делает солнечную энергию гораздо более перспективной, чем другие виды альтернативной энергетики. Используя данные спутника о распределении солнечного излучения на Земле, ученые подсчитали: максимальное количество солнечной энергии, которое можно выработать на суше, достигает 16,3 тыс. тераватт, что примерно в 1 тыс. раз больше нынешнего объема потребления. Это также в 100 раз больше того количества энергии, которое можно извлечь из энергии ветра или биотоплива. И даже если добавить энергию приливов, картина не изменится.

Разумеется, технологии производства фотоэлементов пока далеки от идеала. На данный момент средний КПД составляет лишь 20%, что намного ниже теоретического максимума. Однако даже с таким несовершенным оборудованием доступная нам солнечная энергия превосходит нынешний уровень потребления более чем в 250 раз.

Так что логично было бы и дальше повышать уровень использования гелиотехнологий, который последние 20 лет рос со скоростью около 5% в год. Мы сможем удовлетворить наши потребности в энергии даже при небольшом количестве солнечных энергостанций, расположенных лишь в отдельных регионах земного шара, — особенно если исходить из предположения что их КПД будет повышен.

Экономический аспект альтернативных источников энергии — это совершенно другой вопрос. В местах с недостаточным количеством солнечного света или сильными ветрами лучшим вариантом может стать ветровая энергетика. В других регионах из-за местных особенностей, вероятно, более рациональным будет производство биотоплива. В общем, энергии вокруг нас хватает, но пока что лучший способ получить ее — это солнечная энергетика.

1 октября 2015, 0:17
0
Версия для печати Отправить
«   »
Пн
Вт
Ср
Чт
Пт
Сб
Вс

Новости

12:3411:4310:469:599:268:4323:4622:3721:4620:4118:5616:2313:4212:3411:4310:469:378:4623:4622:3721:4620:4118:5616:2314:29
Все новости »

Другие рубрики