Energjia diellore është përdorur për një kohë të gjatë. Energjisë. Ku përdoret energjia diellore?

Edhe në kohët e lashta, njerëzit filluan të mendojnë për mundësitë e përdorimit të energjisë diellore. Sipas legjendës, shkencëtari i madh grek Arkimedi dogji flotën armike që po rrethonte qytetin e tij të lindjes, Sirakuzën, duke përdorur një sistem pasqyrash ndezëse. Dihet me siguri se rreth 3000 vjet më parë pallati i Sulltanit në Turqi ishte ngrohur me ujë të ngrohur nga energjia diellore. Banorët e lashtë të Afrikës, Azisë dhe Mesdheut merrnin kripën e tryezës duke avulluar ujin e detit. Megjithatë, mbi të gjithë njerëzit tërhiqeshin nga eksperimentet me pasqyra dhe xham zmadhues.

"Bumi i vërtetë diellor" filloi në shekullin e 18-të, kur shkenca, e çliruar nga prangat e bestytnive fetare, eci përpara me hapa të mëdhenj.

Ngrohësit e parë diellorë u shfaqën në Francë. Natyralisti J. Buffon krijoi një pasqyrë të madhe konkave që fokusonte rrezet e diellit të reflektuara në një pikë. Kjo pasqyrë ishte në gjendje të ndezte shpejt dru të thatë në një distancë prej 68 metrash në një ditë të kthjellët. Menjëherë pas kësaj, shkencëtari suedez N. Saussure ndërtoi ngrohësin e parë të ujit. Ishte thjesht një kuti druri me kapak xhami, por uji i derdhur në pajisjen e thjeshtë ngrohej nga dielli në 88°C. Në vitin 1774, shkencëtari i madh francez A. Lavoisier përdori për herë të parë lente për të përqendruar energjinë termike të diellit. Së shpejti në Angli ata lustruan një gotë të madhe bikonvekse që shkrinte gize në tre sekonda dhe granit në një minutë.

Panelet e para diellore të aftë për të kthyer energjinë diellore në energji mekanike u ndërtuan përsëri në Francë.

Në fund të shekullit të 19-të, në Ekspozitën Botërore në Paris, shpikësi O. Mouchot demonstroi një izolues - një pajisje që, duke përdorur një pasqyrë, fokusonte rrezet në një kazan me avull. Kaldaja mundësonte një shtypshkronjë që prodhonte 500 kopje të gazetës në orë. Disa vjet më vonë, një pajisje e ngjashme me një kapacitet prej 15 kuajfuqish u ndërtua në SHBA.

Me kalimin e viteve, ngrohësit që përdorin energjinë diellore u përmirësuan, por parimi mbeti i njëjtë: diell - ujë - avull. Por më pas, në vitin 1953, shkencëtarët në Agjencinë Kombëtare të Hapësirës Ajrore të SHBA-së krijuan një bateri të vërtetë diellore - një pajisje që konverton drejtpërdrejt energjinë e diellit në energji elektrike.

Në vitet 70 të shekullit të 19-të, u zbulua i ashtuquajturi efekt fotoelektrik - një fenomen që lidhet me lëshimin e elektroneve nga një solid ose lëng nën ndikimin e rrezatimit elektromagnetik. Në vitet '30, kreu i fizikantëve në vendin tonë, Akademik A.F. Ioffe, shprehu idenë e përdorimit të fotocelave gjysmëpërçuese në energjinë diellore. Vërtetë, koeficienti rekord i efikasitetit (efikasitetit) të materialeve të asaj kohe nuk kalonte 1 për qind, domethënë vetëm një e qindta e energjisë së dritës u shndërrua në energji elektrike.

Pas shumë vitesh eksperimentesh, u bë e mundur të krijoheshin fotoqeliza me një efikasitet deri në 10-15%. Pastaj amerikanët ndërtuan panele diellore moderne. Në vitin 1959, ato u instaluan në një nga satelitët e parë artificialë të Tokës, dhe që atëherë të gjitha stacionet hapësinore janë pajisur me panele me shumë metra me panele diellore. Efikasiteti i ulët i paneleve diellore mund të kompensohet nga një zonë e madhe, për shembull, duke mbuluar të gjithë shkretëtirën e Saharasë me fotocela - dhe një termocentral shumë i fuqishëm diellor do të ishte gati. Megjithatë, gjysmëpërçuesit e silikonit mbi të cilët prodhohen qelizat diellore janë shumë të shtrenjta. Dhe sa më i lartë të jetë efikasiteti, aq më të shtrenjta janë materialet. Si rezultat, pesha e energjisë diellore në sektorin e sotëm të energjisë është e vogël. Megjithatë, për shkak të disponueshmërisë së kufizuar të lëndëve djegëse fosile, pjesa e energjisë së marrë nga panelet diellore në mënyrë të pashmangshme do të rritet. Gjithashtu, rritja e përdorimit të paneleve diellore lehtësohet nga zhvillimet që synojnë rritjen e efikasitetit dhe uljen e kostos së tyre.

Një nga avantazhet kryesore të energjisë diellore është mirëdashësia e saj mjedisore. Vërtetë, përbërjet e silikonit mund të shkaktojnë pak dëm në mjedis, por në krahasim me pasojat e djegies së karburanteve natyrore, një dëm i tillë është një rënie në kovë.

Qelizat diellore gjysmëpërçuese kanë një avantazh shumë të rëndësishëm - qëndrueshmërinë. Përkundër faktit se kujdesi për ta nuk kërkon njohuri veçanërisht të mëdha nga stafi. Si rezultat, panelet diellore po bëhen gjithnjë e më të njohura në industri dhe në jetën e përditshme.

Disa metra katrorë panele diellore mund të zgjidhin lehtësisht të gjitha problemet energjetike të një fshati të vogël. Në vendet me shumë ditë me diell - pjesa jugore e SHBA-së, Spanja, India, Arabia Saudite dhe të tjerët - termocentralet diellore kanë funksionuar për një kohë të gjatë. Disa prej tyre arrijnë një fuqi mjaft mbresëlënëse.

Sot tashmë po zhvillohen projekte për ndërtimin e termocentraleve diellore jashtë atmosferës – ku rrezet e diellit nuk e humbasin energjinë e tyre. Propozohet të konvertohet rrezatimi i kapur në orbitën e Tokës në një lloj tjetër energjie - mikrovalët - dhe më pas ta dërgojë atë në Tokë. E gjithë kjo është fantastike për t'u mësuar, por teknologjia moderne bën të mundur zbatimin e një projekti të tillë në një të ardhme shumë të afërt.

Shumica e sistemeve të ngrohjes diellore janë kolektorë diellorë të dizajneve të ndryshme, ku lëngjet - uji ose vaji - përdoren për të marrë dhe transferuar nxehtësi. Në mënyrë tipike, këto sisteme përbëhen nga një radiator tubular i mbushur me lëng. Radiatori është bërë nga materiale me ngjyrë të errët ose ndodhet nën një pllakë të errët. I gjithë sistemi është i mbuluar me xham sipër. Rrezatimi diellor, duke depërtuar nëpër xhami, ngroh lëngun, i cili më pas derdhet në një enë të veçantë izoluese të nxehtësisë. Nga ana tjetër, uji i ftohtë derdhet në radiator në mënyrë që, kur nxehet, të përsërisë të njëjtën rrugë. Sigurisht, një sistem i tillë nuk do të prodhojë temperatura të larta, por kapja e qoftë edhe një fraksioni i energjisë së lirë është gjithashtu një lloj kursimi.

Një kolektor vakum është shumë më efektiv - ai mund të ngrohë lëngun deri në 300°C. Kjo temperaturë arrihet për faktin se i gjithë sistemi funksionon në vakum, domethënë në hapësirë ​​pa ajër. Pa ajër do të thotë që askush të mos vjedhë nxehtësinë nga ngrohësi.

Ka shumë lloje të ngrohësve që punojnë në parimin e fokusimit të rrezeve të diellit në një hapësirë ​​të vogël. Ata arrijnë temperaturat më të larta. Sistemet e pasqyrave ose xhamave zmadhues përqendrojnë rrezatimin diellor në radiatorin tashmë të njohur tubular të mbushur me lëng. Ky i fundit nxehet shumë shpejt dhe hyn në sistemin e ngrohjes së përgjithshme të ndërtesës. Stacionet qendrore të energjisë me energji diellore zakonisht kanë disa mijëra pasqyra reflektuese për të kapur energjinë diellore nga një zonë e madhe. Të gjithë reflektorët drejtojnë rrezet e diellit në majat e kullës qendrore, ku uji i ftohtë rrjedh vazhdimisht përmes një sistemi tubacioni. Nën ndikimin e rrezatimit, uji vlon shumë shpejt duke u shndërruar në avull, i cili rrotullon fletët e turbinës nën presion. Termocentralet e këtij lloji funksionojnë me sukses në SHBA, Japoni dhe disa vende evropiane.

Një numër i madh i eksperimenteve shkencore dhe teknologjive të sofistikuara ndonjëherë kërkojnë krijimin e temperaturave të mëdha. Opsioni ideal është energjia diellore, e cila mund të krijojë temperatura gjigante në një zonë të vogël. "Furra diellore" më e famshme funksionon në qytetin francez të Odilo. Pasqyrat e saj të lëvizshme përqendrojnë energjinë e diellit nga një zonë e madhe në një sipërfaqe prej më pak se një metër katror. Kjo platformë është e vendosur në një kullë të vogël përballë sistemit të pasqyrës. Në ditët e kthjellëta, temperaturat në pikën qendrore të pasqyrave mund të arrijnë 3300°C. Me ndihmën e tij, Odilo krijon materiale me veti të veçanta që nuk mund të merren në metalurgjinë tradicionale.

2 vite më parë

Energjia e diellit është një rrymë fotonesh dhe ka një rëndësi të madhe për të gjithë jetën në planetin tonë. Dielli siguron ekzistencën e jetës në Tokë, duke ndikuar në proceset themelore në biosferë. Falë diellit, detet, lumenjtë, sipërfaqja e planetit nxehet, fryn era etj. Njeriu prej kohësh ka filluar të përdorë dritën e diellit në aktivitetet e tij ekonomike. Por energjia alternative mori formë si një industri e pavarur jo shumë kohë më parë. Ndërkohë, energjia diellore po luan një rol gjithnjë e më të rëndësishëm në aktivitetin ekonomik. Dielli është përdorur si burim nxehtësie për një kohë të gjatë dhe së fundmi janë shfaqur një numër i madh pajisjesh dhe sistemesh për këtë. Sot do të flasim se si një person përdor energjinë diellore.

Përdorimi i energjisë diellore po rritet çdo vit. Jo shumë kohë më parë, energjia diellore u përdor për të ngrohur ujin në një dush veror në vend. Dhe sot, instalime të ndryshme përdoren tashmë për ngrohjen e shtëpive private, në kullat ftohëse. Panelet diellore prodhojnë energjinë elektrike të nevojshme për të furnizuar fshatrat e vegjël.

Aktualisht, fushat e mëposhtme të përdorimit të energjisë diellore mund të emërtohen:

• Industria e aviacionit dhe e hapësirës;
• Bujqësia. Ngrohja dhe furnizimi me energji elektrike për serrat, hangarët dhe ndërtesat tjera shtesë;
• Përdorimi shtëpiak (ngrohja dhe elektrifikimi i ndërtesave të banimit);
• Furnizimi me energji elektrike për objektet mjekësore dhe sportive;
• Përdorimi i energjisë diellore për ndriçimin e objekteve urbane;
• Elektrifikimi i vendbanimeve të vogla.

Përdorimi i mostrave të para të moduleve diellore konfirmoi se energjia diellore ka përparësi të konsiderueshme në krahasim me burimet tradicionale. Përparësitë kryesore të sistemeve diellore janë furnizimi pothuajse i pakufizuar, pa dëmtim të mjedisit dhe përdorimi pa pagesë.

Kjo listë e avantazheve duhet të zgjerohet:

• Furnizimi i qëndrueshëm me energji elektrike, pasi rryma nga bateritë diellore nuk ka rritje të tensionit;
• Funksionimi autonom i sistemeve diellore. Ato nuk kërkojnë infrastrukturë të jashtme;
• jeta e shërbimit më shumë se 20 vjet;
• Sistemet diellore janë praktike dhe të lehta për t'u përdorur. Investimet kryesore bëhen gjatë instalimit.

Disavantazhet përfshijnë varësinë e fortë të efikasitetit të funksionimit nga intensiteti i rrezeve të diellit dhe mungesa e prodhimit të energjisë elektrike gjatë natës. Për të zgjidhur këtë problem, sisteme të tilla funksionojnë së bashku me bateritë.

Karakteristikat e përdorimit të energjisë diellore

Fotoenergjia nga rrezatimi i diellit shndërrohet në qeliza fotovoltaike. Kjo është një strukturë me dy shtresa e përbërë nga 2 gjysmëpërçues të llojeve të ndryshme. Gjysmëpërçuesi në fund është i tipit p, por ç'të themi për atë të sipërm? n-lloj I pari ka mungesë elektronesh, dhe i dyti? teprica.

Elektronet e gjysmëpërçuesit të tipit n thithin rrezatimin diellor, duke bërë që elektronet në të të bien jashtë orbitës. Forca e pulsit është e mjaftueshme për t'u shndërruar në një gjysmëpërçues të tipit p. Si rezultat, ndodh një rrjedhë e drejtuar e elektroneve dhe gjenerohet energji elektrike. Siliconi përdoret në prodhimin e qelizave diellore.

Sot prodhohen disa lloje fotocelash:

• Monokristale. Ato prodhohen nga kristalet e vetme të silikonit dhe kanë një strukturë kristalore uniforme. Ndër llojet e tjera, ato dallohen për efikasitetin më të lartë (rreth 20 për qind) dhe koston e rritur;
• Polikristaline. Struktura është polikristaline, më pak uniforme. Ata kushtojnë më pak dhe kanë një efikasitet prej 15 deri në 18 për qind;
• Film i hollë. Këto qeliza diellore prodhohen duke spërkatur në një substrat fleksibël amorf silikoni. Qeliza të tilla fotovoltaike janë më të lirat, por efikasiteti i tyre lë shumë për të dëshiruar. Ato përdoren në prodhim.

Drejtime të tjera

Më poshtë janë disa shembuj të tjerë se si njerëzit përdorin energjinë diellore. Të gjithë artikujt e listuar ekzistojnë në versionet e mundësuara nga bateritë diellore:

• Termometër;
• lodra per femije;
• Burim;
• për karikimin e pajisjeve të ndryshme;
• Të gjitha llojet e llambave;
• Panele diellore për ecje;
• Radio;
• Motor;
• Ekziston edhe një aeroplan me energji diellore.

Pra, ka perspektiva për përdorimin e energjisë diellore dhe industria vazhdon të zhvillohet.
Nëse ju duk i dobishëm ky artikull, ju lutemi ndani lidhjen me të në rrjetet sociale. Kjo do të ndihmojë në zhvillimin e faqes. Votoni në sondazhin më poshtë dhe vlerësoni materialin! Ju lutemi lini korrigjime dhe shtesa në komente.

fakte interesante të historisë.» 2011-09-19 » Energjia diellore dhe pasqyrat e Arkimedit

Arkimedi
Ideja e përdorimit energji diellore si armë, për herë të parë erdhi në mendjen e njeriut, ndoshta në epokën e gurit, megjithatë, për herë të parë u mishërua nga Arkimedi i famshëm. Për këtë, banorët e Sirakuzës ishin shumë më mirënjohës ndaj tij sesa për llogaritjen e vëllimit të lëngut të zhvendosur dhe vlerën e pi së bashku. Ja si ka qenë…

Mbreti Hieron II i Sirakuzës vdiq në vitin 215 para Krishtit në moshën 90-vjeçare dhe ia transferoi pushtetin nipit të tij Hieronymus. Në rrjedhën e intrigave të pallatit, mbreti i ri vendosi një rrugë për ndarje nga Roma dhe përfundoi një marrëveshje me Kartagjenën. Rezultati logjik i kësaj politike ishte Lufta e Dytë Punike midis Romakëve dhe Kartagjenasve.

Marcus Claudius Marcellus, një gjeneral romak, i rrethuar disa vjet më vonë (në 212 para Krishtit) Sirakuzë nga toka dhe deti. 60 anije të rënda (quinqueremes) iu afruan mureve të qytetit brenda rrezes së shigjetave, hobe (hedhës) dhe harkëtarë filluan të derdhnin mbrojtësit me predha vdekjeprurëse. Por qyteti u ndihmua për t'u mbrojtur nga Arkimedi, i cili përdori

Gjithçka që mund të mendoja ishin putrat gjigante prej hekuri që ngjiteshin pas anijeve dhe katapultat mbi to, duke hedhur gurë të mëdhenj, por gjëja më e pazakontë ishte se shkencëtari po përdorte një pasqyrë të madhe për t'i vënë zjarrin quinqueremes romake 45 metra të gjatë!
Duke humbur disa nga anijet në një mënyrë kaq të pazakontë. Gjenerali Marcellus mori flotën, por kjo nuk ndihmoi, pasi Arkimedi 75-vjeçar ndërtoi një pasqyrë tjetër dhe vazhdoi idenë e tij me rrezet vdekjeprurëse të diellit. Vërtetë, kjo nuk i bëri gjërat më të lehta për banorët e qytetit: shkencëtari e pengoi sulmin, por nuk mundi të shpëtonte nga rrethimi. Qyteti përfundimisht ra. Vetë
Arkimedi u vra nga një legjionar në kaosin e një beteje rruge.
Legjenda për Pasqyrat e Arkimedit Me kalimin e shekujve, ajo gradualisht u bë një legjendë. Por kush jetoi në shekullin e VI pas Krishtit. e. Matematikani, arkitekti dhe skulptori Anthymius (i cili ndërtoi tempullin e famshëm të Sofisë në Kostandinopojë) krijoi një sistem prej njëzet e katër pasqyrash. Shkencëtari përdori burime të panjohura, të cilat mund të kenë pasur përshkrime të pasqyrës së Arkimedit. Konfirmimi i cilësive luftarake të një pasqyre të tillë u bë menjëherë: me ndihmën e saj, Anthymius dogji shtëpinë e një fqinji që e shqetësonte prej kohësh.

Në mesjetë, përdorimi i një pasqyre në betejë u protestua nga filozofi dhe matematikani francez Rene Descartes, i cili në "Dioptrics" e tij argumentoi se ishte e pamundur t'i vihej zjarri një anijeje duke përdorur rrezet diellore: "Meqenëse Dielli nuk është një pikë, por një disk me një diametër këndor të dukshëm 32, atëherë çdo pikë pasqyre reflekton një kon rrezesh nga pika të ndryshme të këtij disku, me një kënd kulmi prej 32°. Një pasqyrë që ka një diametër më të vogël se një e qindta e distancës nga vendi që do t'i vihet zjarri nuk mund ta ngrohë atë vend më shumë se vetë dielli.

Megjithatë, dyzet vjet më vonë, situata u korrigjua nga Athanasius Kircher, një matematikan gjerman, i cili në vitin 1674 përshkroi në librin e tij "Arti i madh i dritës dhe hijes" eksperimente mbi reflektimin e rrezeve të diellit me pesë pasqyra. Ai, sipas tij, ka marrë ngrohje të konsiderueshme, ndonëse të pamjaftueshme në zonën e “lepurit” për zjarrvënie.

Reputacioni i Arkimedit si një operator "lazer" luftarak më në fund u rivendos nga shpikësi dhe natyralisti francez Georges Louis Buffon. Në vitin 1747 ai ndërtoi një sistem të përbërë nga 128 pasqyra të aeroplanit. Georges jo vetëm që ndezi një dërrasë të katranit në këtë mënyrë në një distancë prej pesëdhjetë metrash, por gjithashtu ishte në gjendje të shkrinte argjendin dhe plumbin.

Ioannis Sakas, një inxhinier mekanik grek, rekrutoi 70 asistentë në nëntor 1973. I vendosi në breg të gjirit me pasqyra 91 x 50 centimetra. Me urdhër të inxhinierit, ndihmësit ngritën pasqyrat, duke fokusuar rrezet e diellit në varkën me rrëshirë. Më në fund, kur rrezet e diellit u bashkuan në një moment, anija filloi të tymonte dhe pas disa minutash shpërtheu në flakë!

Profesorët dhe studentët në Institutin e Teknologjisë në Massachusetts kryen një eksperiment të ngjashëm më 30 shtator 2005. Gjërat nuk shkuan aq mirë. Studentët nuk ishin në gjendje të drejtonin 129 pasqyra katrore në një pikë. Pastaj qielli u bë me re dhe eksperimenti duhej të shtyhej.
Përpjekja e dytë ishte e suksesshme - profesorët bënë pa studentët e ngatërruar. Me ndihmën e një pasqyre, e cila jepte një objektiv në formën e një "lepuri" në formë kryqi, të gjitha 129 pasqyrat, të mbuluara më parë me pëlhurë, u drejtuan në modelin e anijes romake nga ana tjetër në një vend (drita e një pasqyrë ndërhynte në synimin e tjetrës). Kur u fokusuan, shkencëtarët hoqën mbulesat. Kaluan disa minuta dhe modeli i lisit të kuq filloi të pijë duhan dhe më pas shpërtheu një flakë në pikën e fokusit. Pas admirimit të të gjithë dhe shuarjes së zjarrit, u zbulua se "lepuri" i tyre i madh diellor ishte djegur përmes një dërrase 2.54 centimetra të trashë.

Rezulton se Arkimedi në fakt mund të përdorte një sistem pasqyrash për t'i vënë zjarrin anijeve romake.

Sot, një shpikje e ngjashme e greqishtes përdoret për qëllime paqësore - një pasqyrë sinjali (heliograf) përfshihet në kompletet e shpëtimit emergjent të udhëtarëve, ushtarakëve dhe atletëve. zbulohet nga një aeroplan që fluturon në një lartësi prej disa kilometrash, dhe në disa raste është i dukshëm edhe deri në dyzet kilometra! Me një pasqyrë të tillë sinjalizuese, sinjalet mund të dërgohen gjatë natës gjatë hënës së plotë, madje edhe në mjegull.

Kjo energji diellore përdoret gjithashtu në termocentralet diellore kur një sistem pasqyrash reflekton dritën në një rezervuar uji. Uji vlon dhe avulli nën presion transferon energjinë në turbina.

Por energjia kolosale e Diellit nuk i jep paqe ushtarake. Llogaritjet tregojnë se temperatura në fokusin e fluksit të dritës mund të arrijë më shumë se një mijë gradë! Nuk është e vështirë të imagjinohet se çfarë do të krijojë një pasqyrë e tillë e vendosur në orbitën e Tokës. Rrezet e diellit do të shkrijnë jo vetëm murin e një bunkeri ose armaturë tankesh, por edhe kapakët e kapanoneve të raketave ndërkontinentale. Një grup pasqyrash të tilla mund të djegin lehtësisht një qytet të tërë.
Sigurisht, armë të tilla nuk janë absolute: mjegulla ose tymi i dendur do të dobësojnë efektin e tyre, dhe fituesit nuk kanë nevojë për tokë të pjekur dhe të djegur nga nxehtësia. Megjithatë, projekte të tilla mund të kenë një të ardhme reale si ngrohje gjigante apo prozhektorë.