¿Qué es la energía solar? ¿Cómo podemos aprovecharlo?

La energía solar es la energía generada por el proceso continuo de reacción de fusión nuclear en el interior del sol. La intensidad media de la radiación solar en la órbita terrestre es de 1367 kw/m2. La circunferencia del ecuador terrestre es de 40.000km, por lo que se puede calcular que la energía obtenida por la tierra puede alcanzar los 173.000TW. La intensidad máxima estándar al nivel del mar es de 1 kw/m2, y la intensidad de radiación anual promedio de 24 horas en un determinado punto de la superficie terrestre es de 0,20 kw/m2, lo que equivale a 102.000 TW de energía que los seres humanos dependen de esta energía. para sobrevivir, incluidas todas las demás formas de radiación. Energía renovable (excluidos los recursos de energía geotérmica). Aunque la cantidad total de recursos de energía solar equivale a más de 10.000 veces la energía utilizada actualmente por los humanos, la densidad energética de la energía solar es baja. y varía de un lugar a otro y de vez en cuando. Ésta es la clave para el desarrollo y la utilización. Los principales problemas que enfrenta la energía solar. Estas características de la energía solar limitarán su papel en todo el sistema energético integrado.

El sol es una fuente de energía enorme, duradera e inagotable. Aunque la energía irradiada por el sol hacia la atmósfera terrestre es sólo una 2,2 mil millones de su energía de radiación total (aproximadamente 3,75 × 1026 W), llega a 173.000 TW, es decir, la energía irradiada por el sol hacia la tierra. cada segundo equivale a 5 millones de toneladas de carbón. La siguiente imagen es un diagrama del flujo de energía en la Tierra. Como se puede ver en la figura, la energía eólica, la energía del agua, la energía de la diferencia de temperatura del océano, la energía de las olas, la energía de la biomasa y parte de la energía de las mareas en la Tierra se derivan del sol; petróleo, gas natural, etc.) ) es fundamentalmente la energía solar almacenada desde la antigüedad, por lo que la energía solar en sentido amplio cubre un espectro muy amplio, mientras que la energía solar en sentido estricto se limita a la conversión directa de energía fototérmica, fotoeléctrica y Energía de radiación solar fotoquímica.

La energía solar es a la vez una fuente de energía primaria y una fuente de energía renovable. Es rico en recursos, de uso gratuito, no requiere transporte y no causa ninguna contaminación al medio ambiente. Sin embargo, la energía solar también tiene dos desventajas principales: en primer lugar, la densidad del flujo de energía es baja; en segundo lugar, su intensidad no puede mantenerse constante debido a la influencia de diversos factores (estación, ubicación, clima, etc.). Estas dos deficiencias principales limitan en gran medida la utilización eficaz de la energía solar.

La humanidad tiene una larga historia de utilización de la energía solar. Ya en el Período de los Reinos Combatientes, hace más de 2.000 años, nuestro país sabía cómo utilizar espejos de acero de cuatro lados para enfocar la luz solar para encender incendios y utilizar la energía solar para secar productos agrícolas y secundarios; En los tiempos modernos, la utilización de la energía solar se ha generalizado cada vez más, incluida la utilización fototérmica de la energía solar, la utilización fotoeléctrica de la energía solar y la utilización fotoquímica de la energía solar.

La gente lleva mucho tiempo trabajando duro para investigar y utilizar la energía solar. La energía solar que recibe nuestra Tierra sólo representa aproximadamente una milmillonésima parte de la energía total emitida por la superficie del sol. Esta energía equivale a entre 30.000 y 40.000 veces la energía total que requiere el mundo. Se puede decir que es inagotable e inagotable. . En segundo lugar, no hay distinción entre el día y la noche y las cuatro estaciones en el universo. No hay nubes oscuras ni sombras y la energía de la radiación es muy estable. Por lo tanto, el sistema de generación de energía es relativamente más simple que el terrestre, y en un entorno espacial ingrávido y de alto vacío, los requisitos de resistencia para los componentes del equipo no son demasiado altos. Además, a diferencia de los combustibles fósiles como el petróleo y el carbón, la energía solar no provocará el "efecto invernadero" ni el cambio climático global, ni provocará contaminación ambiental. Debido a esto, la utilización de la energía solar ha atraído la atención de muchos países, y todos compiten para desarrollar diversas tecnologías fotovoltaicas nuevas y nuevos materiales fotovoltaicos para ampliar los campos de aplicación de la utilización de la energía solar. Especialmente en los últimos diez años, bajo el ataque de las dos grandes crisis de la caída del volumen recuperable de petróleo y del deterioro del medio ambiente ecológico, esperamos cada vez más con ansias la llegada de la "era de la energía solar". Desde la generación de energía, la calefacción y el suministro de agua hasta diversos dispositivos de energía solar, sus aplicaciones son muy amplias. En algunos campos, la utilización de la energía solar ha comenzado a entrar en la etapa práctica.

De 1974 a 1997, el costo de la generación de energía fotovoltaica con semiconductores de silicio en países desarrollados como Estados Unidos y Japón cayó en un orden de magnitud: de 50 dólares por vatio a 5 dólares. Desde entonces, la mayoría de los expertos de todo el mundo creen que todavía queda un largo camino por recorrer antes de que las plantas de energía solar puedan ser económicamente competitivas con las centrales eléctricas tradicionales (principalmente las térmicas): sus costes deben reducirse en otro orden de magnitud. En la actualidad, existen muchos proyectos construidos en Estados Unidos y otros países que utilizan piscinas solares para generar electricidad. En la orilla del Mar Muerto hay una piscina solar experimental de 7.000 metros cuadrados construida en 1979, que proporciona calor para un generador de 150 kilovatios. Estados Unidos planea convertir el 8,3% de su superficie de lagos salados (aproximadamente 8.000 kilómetros cuadrados) en piscinas solares para proporcionar calor a unidades generadoras de 600 megavatios. En junio de este año, expertos del Instituto Armenio de Radiofísica anunciaron que habían comenzado la construcción de su “primer pequeño modelo experimental” de estación de energía solar industrial en las montañas del país. Las turbinas utilizadas en esta central no son nuevas, sino turbinas caducadas y retiradas del helicóptero. La capacidad instalada es de sólo 100 kilovatios, pero el coste de generación de energía es de sólo 0,5 céntimos/kilovatio hora y la eficiencia es igual de alta. como 40%-50%.

Los académicos rusos también han logrado avances notables en la investigación de piscinas solares. Una empresa combinó los propulsores solares de chorro de agua y los propulsores refrigerados por chorro que desarrolló con el proyecto de la piscina solar, conectó bebederos para hielo y otras instalaciones a la piscina solar, y diseñó una nueva piscina solar adecuada para los agricultores. Según este diseño, un agricultor de 6 a 8 personas puede construir una piscina solar de 70 metros cuadrados para cubrir las necesidades eléctricas de su casa de 100 metros cuadrados durante todo el año.

Otra institución de investigación propuso la idea de diseño de una central de energía solar combinada para piscinas, que utiliza bombas de calor, tubos de calor y otras tecnologías para utilizar de manera integral la energía solar, la energía geotérmica y el calor residual interior, reduciendo en gran medida el costo de la generación de energía solar para piscinas. En el Cáucaso Norte pueden competir con los incendios. Las centrales eléctricas están disponibles durante todo el año para aire acondicionado en verano y calefacción en invierno.

Para los países que carecen de recursos de agua dulce, la piscina solar tiene otra rara ventaja: según cálculos de expertos, se puede construir una piscina solar con una superficie de 2.163 kilómetros cuadrados y una profundidad de 1,2 metros en un En una zona costera poco profunda, la piscina puede proporcionar calor para una unidad de generación de energía de 10 gigavatios y producir 2 kilómetros cúbicos de agua dulce por año.

En algunos países avanzados de Europa y Estados Unidos, actualmente se utilizan ampliamente los "productos de muro cortina de vidrio fotoeléctrico". Se trata de un método para sellar obleas de silicio de conversión de energía solar en vidrio templado de doble capa (como). como vidrio laminado) para un nuevo tipo de material de construcción ecológico que convierte la energía solar en energía eléctrica. El "Plan de construcción fotovoltaica" de Estados Unidos, el "Plan fotovoltaico del millón de tejados" de Europa, el "Plan Asahi" de Japón y el "Proyecto Bright" que se ha llevado a cabo en mi país provocarán un aumento de la desarrollo y aplicación de materiales de construcción ecológicos, respetuosos con el medio ambiente y que ahorran energía en el campo de la construcción, lo que promoverá en gran medida la aplicación de la energía solar en nuevos productos de materiales de construcción.

En los países en desarrollo, los países también están desarrollando y utilizando activamente la energía solar. Por ejemplo, en Filipinas, ya en 1999, el gobierno aprobó el primer plan de energía solar. Con la ayuda del "Programa de Asistencia en el Extranjero" del gobierno australiano, se instalaron 1.000 sistemas de energía solar en 263 comunidades de todo el país. El gobierno filipino está implementando actualmente el plan de aplicación de energía solar más grande del mundo. El plan completo cuesta 48 millones de dólares y es el plan de energía solar más grande del mundo hasta el momento. El proyecto de generación de energía solar se divide en dos fases, además de edificios residenciales, también se beneficia de 25 sistemas de riego, 97 sistemas de purificación y distribución de agua, 68 escuelas y centros comunitarios y 35 clínicas.

Desde este punto de vista, la era de la energía solar con la que toda la humanidad ha soñado está realmente a la vuelta de la esquina, incluyendo ir al espacio para recolectar energía solar, transmitirla a la Tierra y convertirla en electricidad para resolver los problemas energéticos que enfrenta la humanidad. Con el avance de la ciencia y la tecnología, esto ya no es un sueño. La primera planta de energía solar del mundo, construida por la NASA y el Departamento Nacional de Energía, se montará en el espacio y pronto comenzará a suministrar energía a la Tierra.

En mi país, la utilización de la energía solar siempre ha sido el tema más candente. Después de años de desarrollo, los colectores térmicos domésticos (incluidos los calentadores de agua solares) se han convertido en una de las industrias con mayor aplicación de la energía solar. energía y el de industrialización más rápida. En 1998, las ventas totales alcanzaron los 3.500 millones de yuanes y su producción ocupó el primer lugar en el mundo. La industria de energía solar de nuestro país ha iniciado operaciones. La Academia de Ciencias de China anunció el lanzamiento del Plan de Acción Occidental, que invertirá 250 millones de yuanes en investigación dentro de dos años y establecerá varios proyectos de demostración, como generación de energía solar, calefacción solar y aire acondicionado solar. Actualmente, la Zona Nacional de Desarrollo de Alta Tecnología de Hebei Baoding está acelerando la construcción de la base de producción de células solares de silicio policristalino más grande de mi país. El proyecto integra células solares, componentes y sistemas de aplicación. Una producción anual de 3 MW de células solares de silicio policristalino. Las capacidades han llenado muchos vacíos en el desarrollo y la aplicación de la energía solar en mi país y promoverán en gran medida el mercado de producción y venta de vidrio con bajo contenido de hierro para células solares. Sin embargo, desde un análisis general, el sistema de generación de energía solar fotovoltaica nacional comenzó tarde, especialmente en el desarrollo y producción de células solares, que todavía está por detrás del nivel internacional. En general, todavía se encuentra en la etapa inicial de producción pequeña y aplicación limitada. gama, producto único y tecnología atrasada. Las estadísticas aproximadas muestran que actualmente sólo hay 5 plantas de producción de células solares (de silicio monocristalino) en China, con una producción anual de aproximadamente 4,5 megavatios (nota: 1 megavatio (MW) son 1.000 kilovatios), y las instalaciones de la fábrica todavía se encuentran en las instalaciones existentes. nivel introducido en la línea de producción. Muchas empresas extranjeras han puesto sus miras en el desarrollo y producción de células solares de cristal de película delgada más avanzadas. Esta nueva generación de células solares avanzadas de cristal de película delgada tiene una eficiencia de conversión de hasta el 18,3%, 3 puntos porcentuales más que la eficiencia de conversión promedio actual. Según expertos de la industria, la eficiencia de conversión promedio de las células solares en mi país no es alta. La razón principal es que el grado de localización de materiales especiales es bajo. Por ejemplo, el vidrio para envases depende completamente de las importaciones. El vidrio de sustrato de transmitancia con bajo contenido de hierro aún no puede satisfacer la demanda. Investigación científica Los resultados no se han transformado rápida y completamente en ventajas industriales.

En la actualidad, la Comisión Estatal de Planificación y la Comisión Estatal de Ciencia y Tecnología han brindado un fuerte apoyo al desarrollo de la tecnología de energía solar y sus aplicaciones, y muchas empresas nacionales han participado. BNBM Group es una de las primeras unidades en organizar expertos para investigar la industria de generación de energía solar fotovoltaica nacional e internacional. En 1998, fue el primero en China en introducir un sistema de generación de energía solar en tejados internacionalmente avanzado de 76 kilovatios. Ha estado funcionando de manera estable y con buenos resultados hasta el día de hoy. La generación de energía diaria promedio de este sistema es de más de 12 kilovatios hora, lo que puede satisfacer las necesidades de electricidad de un hogar acomodado. El grupo también ha establecido una empresa conjunta con la empresa suiza ATLANTIS, Beijing-ATLANTIS Solar Technology Co., Ltd., para producir dos series de módulos de generación de energía solar fotovoltaica y módulos de generación de energía para tejados, y múltiples variedades de productos de generación de energía fotovoltaica. e integrar este líder mundial. Se introdujeron en China nuevas tecnologías para la utilización de energía solar.

Hebei Zhenhai Aluminium Group Co., Ltd. es el agente general exclusivo de la alemana Piikington Solar Energy International Co., Ltd. en China. Ahora ha invertido en la producción de envases de vidrio para células solares líder en el mundo. equipos y materiales de soporte, como equipos de laminación de vidrio húmedo de calidad alemana, lechadas húmedas (medios encapsulantes) y más de Kemet Chemicals. La base del Grupo Zhenhai fue la primera en mi país en instalar un edificio de demostración de muro cortina de vidrio fotovoltaico con un área de más de 100 metros cuadrados en noviembre de 1999. Ya se completó y se puso en uso. Bueno, y se ha convertido en un importante paisaje y generación de energía solar fotovoltaica en China.

El tubo colector solar es una tecnología patentada de la Universidad de Tsinghua. Después de la producción industrial de Tsinghua Sunshine Company, su producción anual es actualmente la primera en el mundo y el rendimiento de su producto es líder mundial. Tubos colectores solares y dispositivos colectores de marca, tomó seis o siete años completar pruebas a pequeña escala, pruebas piloto y producción a gran escala. Ahora ha construido la planta de producción de tubos colectores más grande del mundo, con una capacidad de producción anual de 5 millones de unidades. Se espera que el volumen de negocio de este proyecto, el tubo colector de vacío de vidrio más alto, alcance los mil millones de yuanes en otros tres años.

En los Juegos Olímpicos de 2008, Beijing se convertirá en el escaparate más grande de mi país para las aplicaciones de la energía solar. Las "Nuevas Olimpíadas" encarnarán plenamente el nuevo concepto de "Olimpíadas de protección del medio ambiente y Olimpíadas de ahorro de energía". está previsto que entre el 80% y el 80% de las áreas circundantes alrededor de las sedes olímpicas sean el 90% de las farolas utilizarán tecnología de generación de energía solar fotovoltaica y se utilizará tecnología de recolección de calor solar al vacío para suministrar el 90% del calor; Agua para bañarse en los Juegos Olímpicos. Durante todos los Juegos Olímpicos, veremos la aplicación de farolas solares, teléfonos solares, teléfonos móviles solares, inodoros con cisterna solar, etc. con una serie de aplicaciones de tecnología solar.

¡Nuestra vida estará llena de sol!