Положительные эффекты солнечной энергии

Солнечная радиация имеет фундаментальное значение для жизни на Земле, обеспечивая непрерывное снабжение энергией почти каждой экосистемой на планете. Солнечная энергия не только делает возможным само наше существование, но и на протяжении десятилетий привлекает внимание как чистая возобновляемая альтернатива ископаемому топливу. Хотя в настоящее время она обеспечивает лишь небольшую часть мировой энергии, солнечная промышленность является быстрорастущим компонентом сектора возобновляемых источников энергии. В то время как споры о стоимости, практичности и производительности промышленных солнечных установок, безусловно, продолжаются, эта технология предлагает многообещающие перспективы в качестве устойчивого источника энергии.

Солнце производит энергию посредством термоядерного синтеза в своем ядре; эта энергия выделяется звездой в виде нейтрино и электромагнитного или солнечного излучения. После примерно 8-минутного путешествия через 150 миллионов километров (93000000 миль) космоса около половины триллионной солнечной радиации, генерируемой Солнцем, достигает Земли. Атмосфера отражает около 29 процентов этой поступающей энергии и поглощает примерно 23 процента. Около 48 процентов достигает поверхности Земли. Фотосинтезирующие организмы, такие как зеленые растения, используют эту энергию для производства углеводов из углерода и воды. Этот процесс переводит солнечное излучение в форму, которую могут использовать другие живые существа.

Современная солнечная техника делится на пассивную и активную категории. Пассивная солнечная энергия напрямую использует тепло или свет солнца, как в здании, предназначенном для естественного освещения. Активная солнечная технология включает фотоэлектрические и солнечно-тепловые системы. Фотоэлектрическая установка вырабатывает электричество из солнечного света с помощью полупроводника - материала, который производит электрический заряд, когда солнечные фотоны возбуждают его электроны. Системы солнечной тепловой энергии концентрируют и направляют солнечное тепло либо для отопления дома, либо для подпитки промышленных паровых электрогенераторов. В более широком плане солнечное излучение также является основным двигателем многих других источников энергии. Остатки организмов, питаемых солнечным светом, состоят, например, из угля и углеводородов, а дифференциальный солнечный нагрев планеты помогает стимулировать воздух и водные течения используется энергия ветра и волн.

Сжигание ископаемого топлива приводит к попаданию в атмосферу парниковых газов, таких как углекислый газ и метан. Эти газы названы так потому, что они поглощают исходящую от планеты длинноволновую радиацию и, как считается, повышают глобальную температуру - процесс, отчасти похожий на функцию парникового эффекта. Использование солнечной энергии не приводит к выбросу парниковых газов, хотя выбросы могут быть результатом производства и установки солнечных технологий. Оценка 2014 года, опубликованная Международным энергетическим агентством, показала, что фотоэлектрические и тепловые энергетические системы потенциально могут стать крупнейшим источником электроэнергии в мире к 2050 году. По оценкам агентства, этот сценарий может предотвратить более 6 миллиардов тонн ежегодных выбросов углекислого газа к этому году.

По сравнению с запасами ископаемого топлива, которые ограничены в человеческом масштабе времени, солнечная радиация является возобновляемым ресурсом необычайного масштаба. Как отмечает МЭА в отчете за 2011 год: «Солнечная энергия - это крупнейший энергетический ресурс на Земле, и он неисчерпаем». Количество солнечной энергии полученная Землей за год превышает энергию, которая была получена из нефти, природного газа, угля и ядерных источников в истории человечество. Количество, получаемое планетой за час, превышает общее годовое потребление энергии земным шаром. Поскольку солнечные установки могут быть широко разбросаны и состоят из множества отдельных устройств, они лучше защищены от разрушительных воздействий. такие события, как ураганы, которые могут вывести из строя большие группы населения, повредив только один генератор или трансформаторную станцию ​​в централизованном электроснабжении сетка. А поскольку многие солнечные технологии используют меньше воды, чем ископаемое топливо или атомные электростанции, они также могут быть более устойчивыми к засухе.

Солнечная энергия имеет модульную структуру - она ​​состоит из множества отдельных установок, которые можно соединить вместе - и их можно реализуется во многих масштабах, от распределенной генерации через солнечные панели на крышах до тепловых электростанций коммунального масштаба. По состоянию на 2014 год крупная тепловая электростанция в Калифорнии, Ivanpah Solar Electric Generating System, является крупнейшей в мире концентрирующей электростанцией. Его максимальная мощность - не путать с фактическими показателями выработки - составляет 393 мегаватт, или достаточно электроэнергии, чтобы обслуживать 94 400 домашних хозяйств в Соединенных Штатах. После установки солнечная технология также требует минимального обслуживания. Между тем, сильно локализованные солнечные установки могут хорошо работать в сельских или развивающихся районах, где сетевое энергоснабжение недоступно, ненадежно или очень дорого.

Активные солнечные технологии, такие как генераторы Ivanpah, обычно требуют значительных начальных инвестиций, но эксплуатационные расходы низкие, а топливо - свет и тепло от солнца - бесплатное. Благодаря технологическим усовершенствованиям, расширению рынков, а также государственным субсидиям и льготам затраты на солнечные технологии снизились в последние годы. В 2014 году Министерство энергетики США отметило, что стоимость фотоэлектрических панелей упала на 50 процентов за предыдущие три года. По сравнению с неустойчивыми колебаниями цен, типичными для ископаемого топлива, вызванными политической напряженностью, раздорами и другими региональные факторы - солнечная энергия предлагает потенциал для более стабильных затрат на энергию, что выгодно как потребителям, так и коммунальным службам. Кроме того, дома или предприятия в удаленных местах, которые сталкиваются с большими расходами на получение энергии от централизованная сеть может сэкономить деньги за счет отключения от сети небольших солнечных батарей. инсталляции.

Возобновляемая энергия в целом считается более трудоемкой, чем сектор ископаемого топлива, и, таким образом, способна поддерживать больше рабочих мест на единицу произведенной энергии. По данным Национальной переписи рабочих мест, проведенной Solar Foundation за 2013 год, в 2013 году в солнечной отрасли США работало более 142 000 человек, что примерно на 20 процентов больше, чем в 2011 году. Анализ, проведенный в 2009 году Союзом обеспокоенных ученых, показал, что если бы Соединенные Штаты производили не менее 25 процентов своей электроэнергии из возобновляемых источников к 2025 году эти усилия могут привести к увеличению числа новых рабочих мест более чем в три раза по сравнению с тем, что будет создано только ископаемое топливо для получения эквивалентной производство.

Помимо выбросов парниковых газов, сжигание ископаемого топлива может загрязнять воздух и воду, отрицательно сказываясь на здоровье человека в местном и региональном масштабах. По оценке Союза обеспокоенных ученых, экономические последствия таких проблем со здоровьем в Соединенных Штатах составляют от 361,7 до 886,5 миллиардов долларов. Солнечная энергия, напротив, не загрязняет окружающую среду. Эта технология также может снизить шумовое загрязнение, связанное с производством энергии; фотоэлектрические солнечные установки практически бесшумны. Считается, что они безопасны для человека и вряд ли будут производить опасное количество радиации. Солнечная энергия также может использоваться для обработки или очистки питьевой воды, что является значительным преимуществом для общественного здравоохранения в развивающихся странах.

По сравнению с другими потенциальными источниками энергии, солнечный свет является универсальным ресурсом, хотя, конечно, он варьируется географически и сезонно по количеству и интенсивности. Использование такого потенциально продуктивного внутреннего энергоснабжения может снизить зависимость страны от иностранных источников энергии. Кроме того, так же, как распределенная энергосистема лучше защищена от стихийных бедствий, она также менее уязвима для террористических атак, чем централизованная энергосистема.