Новости
Библиотека
Таблица эл-тов
Биографии
Карта сайтов
Ссылки
О сайте


Пользовательского поиска




предыдущая главасодержаниеследующая глава

3. Солнечно-водородная энергетика

Таким образом, ближайшие десятилетия будут характеризоваться растущим интересом к созданию систем конверсии солнечной энергии [81, 75-86]. Наиболее заманчива с нашей точки зрения идея получения водорода с помощью световой энергии и создание на этой основе систем, ассимилирующих солнечную энергию. Концепция солнечно-водородной энергетики изложена в работах [39, 70].

Общая потребность в энергии в конечном итоге должна возрасти в 15-20 раз [80]. Однако возникает вопрос, способна ли энергетика, основанная на использовании солнечного излучения, обеспечить эти прогрессирующие потребности.

Резервы солнечной энергии достаточно велики. В богатых солнечной энергией районах (например, на юге Советского Союза) средняя годовая интенсивность падающего на поверхность Земли света составляет 2,2⋅10-2 кал/см2⋅с [80], что при освещении поверхности 9 ч в сутки дает 240 ккал/см2⋅год. В табл. 3 приведены данные по добыче топлив в Советском Союзе за 1974 г. [72] и рассчитаны поверхности, необходимые для получения эквивалентной энергии в предположении, что КПД использования солнечной энергии составляет 10% [70].

Таблица 3. Производство энергии в СССР [72]
Таблица 3. Производство энергии в СССР [72]

Освоение солнечными преобразователями квадрата площади со стороной квадрата - 240 км с КПД 10% позволяет создать энергетику, основанную на использовании возобновляемого источника энергии. Интересно отметить, что при преобразовании солнечной энергии в электрическую с КПД 10%, произведенную всеми существующими способами в 1974 г. в СССР, электроэнергию (975,8 миллиардов кВт⋅ч) можно было бы снимать с квадрата поверхности со стороной 70 км (падающая энергия достигает величины 2000 кВт⋅ч/м3⋅год [71]). На первый взгляд необходимые поверхности достаточно велики, но если учесть, что получаемая энергия эквивалентна всей современной нефте-, газо-, угледобывающей индустрии, становится очевидным, что эта площадь относительно мала.

В настоящее время сделан ряд оценок площадей, необходимых при создании "солнечного эквивалента" энергетики для различных экономически развитых стран. В табл. 4 приведены данные работы [73] с учетом данных для Советского Союза (см. табл. 3). Очевидно, что для некоторых стран развитие солнечной энергетики сопряжено с освоением заметной доли территории и, по-видимому, невыгодно, в то время как для других (1,5% и ниже) необходимые территории относительно невелики. При этом в достаточно выигрышном положении находится Советский Союз.

Таблица 4. Доля поверхности (в %), необходимая для создания 'солнечного эквивалента' существующей энергетики (КПД преобразования энергии - 10%) [73]
Таблица 4. Доля поверхности (в %), необходимая для создания 'солнечного эквивалента' существующей энергетики (КПД преобразования энергии - 10%) [73]

* (Вычислено на основании данных табл. 3.)

Для слаборазвитых стран, обладающих относительно маломощной энергетикой и расположенных в основном в зонах с высокой солнечной радиацией, площади, необходимые для создания "солнечного эквивалента", относительно малы.

Принципиально возможно освоение солнечной энергии, падающей на поверхность морей и океанов. Работы в этом направлении ведутся [74]. При решении этой проблемы территориальные возможности освоения солнечной энергии становились бы практически безграничными. В Советском Союзе только с поверхности внутреннего Аральского моря (6,63⋅104 км2) можно было бы снимать энергию, заметно превышающую общий уровень современной энергетики.

Таким образом, существенные преимущества имеют способы преобразования солнечной энергии, направленные на фоторазложение воды с раздельным получением водорода и кислорода. В этом случае сохраняются все положительные аспекты водородной энергетики. Принципиальной особенностью является возможность аккумуляции энергии в топливной форме, что весьма важно с учетом суточных и сезонных изменений солнечной активности.

Схема "идеальной", наиболее "чистой" энергетики, основанной на использовании энергии Солнца, представлена на рис. 6. Первичное преобразование световой энергии представляет собой фоторазложение воды на водород и кислород с последующим хранением, транспортом и распределением газообразного топлива.

Рис. 6. Солнечно-водородная энергетика
Рис. 6. Солнечно-водородная энергетика

Разрабатываемые в настоящее время подходы к освоению солнечной энергии достаточно многообразны [71, 75-79]. Возродился интерес к традиционным способам теплового преобразования солнечной энергии [37, 68]. Разработаны фотоэлектропреобразователи на основе полупроводниковых материалов [87, 88], широко используемые для специальных целей. Активно ведутся исследования фотохимических методов преобразования солнечной энергии [69, 89].

В настоящее время наметились следующие основные пути осуществления солнечно-водородной конверсии:

1. Использование фотополупроводниковых элементов с последующей конверсией электроэнергии в водород путем, электролиза воды [81, 87, 88, 90-96].

2. Использование низкотемпературного термолитического разложения воды [42, 51, 53-58, 97-101].

3. Фотоэлектролиз воды с раздельным получением водорода и кислорода [102-114, 116].

4. Фотохимическое разложение воды [69, 89, 115, 117-120].

5. Биофотолиз воды.

Ни один из обсуждаемых подходов не вышел на уровень промышленного способа конверсии солнечной энергии. Каждый из указанных способов имеет определенный потенциал развития, который будет, по-видимому, реализован в недалеком будущем.

предыдущая главасодержаниеследующая глава



ИНТЕРЕСНО:

Ученые научились наблюдать за сверхбыстрыми химическими процессами

Почему на Западе периодическую таблицу никак не связывают с именем Менделеева

Люминесцентные наночастицы открыли новый этап в истории дактилоскопии

Нобелевская премия по химии присуждена за развитие криоэлектронной микроскопии

Новый метод анализа белков работает в 50 раз быстрее

Создана первая «химическая память» объемом в 1 бит

193 года назад впервые получено органическое соединение из неорганических

Ученые разработали программу, которая высчитывает свойства молекул сложных химических соединений

Самосборкой получены структуры из 144 молекулярных компонентов

Учёные создали нанореактор для производства водорода

Ученые из Швеции создали «деревянное стекло»

Разработан новый метод создания молекул

Японские ученые создали жидкий квазиметалл, застывающий на свету

Нобелевскую премию по химии присудили за синтез молекулярных машин

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Получены цветные изображения на электронном микроскопе

В упавшем в России метеорите обнаружен уникальный квазикристалл

10 невероятно опасных химических веществ

Создатель «суперклея» Гарри Кувер – химик и изобретатель, автор 460 патентов, самый известный из которых так и не помог ему разбогатеть




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'ChemLib.ru: Библиотека по химии'