Geleceğin Enerjisi, Bugün Güneş Panelleri ve Heliostats Nasıl Çalışıyor?

Yenilenebilir kaynaklar. Farkında olsun ya da olmasın, her gün karşılaştığımız bir sorun. Bir gaz kolunun her pompasında, bir otomobilin gaz pedalına her basışında, akıllı telefon şarj cihazlarımızın her bir fişinde yakıt tüketiyoruz. Ve bir gün, o yakıt tükenecek. Öyleyse neden tükenmeyecek bir enerji kaynağını kullanmıyoruz - güneş?

Güneş muhteşem bir varlıktır. Tüm medeniyeti iktidara getirmek için dünyaya yeterli enerjiyi sağlar. Tek sorun, bu enerjiyi nasıl yakalar ve kullanırız? Yararlı bir ortama dönüştüremezsek, bir demet serbest enerjinin faydası nedir? Sorun burada yatar ve çözmek sizin hayal edebileceğinizden çok daha zor.

“Bir dakika bekle” diyorsun, “1980'lerden beri ticari güneş enerjisine sahibiz.!” Ve bunu söylemekte haklısın. Ancak, sorun içinde değil Nasıl Güneş enerjisini elektriğe dönüştürmek için. Bunu nasıl yapacağımızı zaten biliyoruz - kitle tüketebilecek düzeyde değil. Güneş enerjisinin sınırlarını anlamak için güneş panellerinin nasıl çalıştığını bilmemiz gerekir.

Öyleyse bana katılın, güneş enerjisinin içsel işleyişine daldım. Güneş ışığını uygulanabilir bir yakıt kaynağına dönüştürmekle ilgili sürece daha yakından bakalım.

Güneş enerjisi, beklediğiniz gibi, güneşle başlar. Gökyüzünde asılı olan o dev ateş topu mükemmel bir enerji kaynağıdır. Kömürün aksine, güneş atmosferimizi karbondioksitle tıkamaz. Kolayca erişilebilir, bu nedenle dünya çapında sondaj yapmak zorunda değiliz. Güneş enerjisi ile çalışmak insanlara tehdit oluşturmaz (ara sıra güneş yanığı hariç).

Ve hepsinden önemlisi, güneş enerjisi serbesttir. Gerçek alıcıları inşa etmenin ve ekipmanı sağlamanın yanı sıra, güneş enerjisinin bununla bir bedeli yoktur.

Peki hepsi nasıl çalışıyor?

Enerji etrafımızda farklı biçimlerde var. Işık enerjidir. Isı enerjidir. Hareket enerjidir. Durağanlık (potansiyel) enerjidir. Güneş büyük miktarda ışık verir ve hedefimiz bu ışık enerjisini kullanabileceğimiz bir şeye, yani elektrik enerjisine dönüştürmektir..

Çoğu durumda, ışık bir nesneye çarptığında, ısı enerjisine dönüştürülür. Son plaj ziyaretinizi tekrar düşünün. Güneşin altında otururken cildiniz ısındı. Hepimizin yaşadığı basit bir yaşam gerçeği. Fakat ışığı ısı dışında enerjiye dönüştüren bazı malzemeler var. Silikon bu malzemelerden biridir.

Işık silikona çarptığında, sıcaklık olarak dağılmaz. Bunun yerine, silikon molekülündeki elektronlar hareket ederek atlayarak elektrik akımı üretir. Bununla birlikte, silikonu bu şekilde kullanmak için, gözle görülür miktarda elektrik üretmek için yeterince büyük olan büyük silikon kristallerine ihtiyacınız vardır..

Güneş teknolojisinin eski versiyonlarında silikon kristalleri kullanılıyordu. Görüldüğü üzere, güneş ışığının dönüşümünün bu yöntemi pek mümkün değildi çünkü büyük silikon kristallerinin yetiştirilmesi zordu. Bir şey zor olduğunda, fiyatı yüksek kalır. Fiyat yüksek kalırsa, yaygın kullanım olası değildir.

Günümüzde, güneş teknolojisi farklı bir malzeme kullanıyor. Bu yeni malzeme bakır, indiyum, galyum ve selenyumdan oluşur ve uygun şekilde bakır-indiyum-galyum-selenit veya CIGS olarak adlandırılır. Silikonun aksine, CIGS'den yapılan kristaller daha küçük ve daha ucuzdur, ancak güneş ışığını dönüştürmede silikondan çok daha fazla verimsizdirler..

Ve bugün buradayız. Güneş enerjisi, dünyanın enerji üretiminin çok azını oluşturuyor ve bilim adamları ya silikonun yanı sıra çalışan yeni bir malzeme bulana kadar ya da ucuz bir şekilde büyük silikon kristalleri üretmenin bir yöntemini bulana kadar da kalacak..

Güneş panelleri şu anda yetersiz olduğu için güneş elektriğinin yakalanması ve depolanmasını iyileştirmek için kullanılan birkaç yöntem vardır. Bunun bir yolu, enerjiyi depolayan, geceleri güneş olmadığı ve bulutlu günlerde tüketime izin veren bir batarya kullanmaktır. Başka bir yol bir heliostat kullanmaktır.

Bir heliostat nedir? Bunu dönen bir direğe veya platforma (veya birçok kutup ve platforma) bağlı büyük bir ayna (ya da birçok ayna) olarak düşünebilirsiniz. Güneş panellerinden farklı olarak, heliostatlar doğrudan güneşi emmez; bunun yerine, güneş ışığını yönlendirmek için aynalar kullanırlar ve onu absorpsiyon için sabit güneş panellerine yöneltirler..

Heliostatlar çoğunlukla bilgisayarlar tarafından kontrol edilir. Bu bilgisayarlara belirli veri parçaları beslenir (heliostatın konumu, güneş panelinin yeri, saat ve tarih) ve veriler bilgisayardaki güneşin konumunu hesaplayabilir. Bir kez yapıldıktan sonra, bilgisayar aynanın açısını ayarlayarak güneş ışığının yansımasını ve hedef güneş paneline çarpmasını sağlar..

Heliostatın en büyük yararı, birçoğunun tek bir güneş reseptörüne yönelik olacak şekilde düzenlenmesidir. Normalde bir güneş paneli yalnızca bir miktar güneş ışığı kapsamı alabilse de, bir heliostat düzenlemesi dönüştürülen ışığın miktarını büyük ölçüde artırabilir.

Ancak heliostatlarla bile, güneş enerjisi hala yaygın bir şekilde kullanılmadan önce gitmek için uzun bir yol var. Sorun olmasaydı dönüştürme Gerçek güneş ışığı, güneş enerjisi, uygarlığımız için en yenilenebilir, en uygun fiyatlı ve çevre için en sağlıklı yakıt olacaktır. Yani, güneş patlayana kadar.

Image Credit: Shutterstock Üzerinden Güneş Paneli İllüstrasyonu, Shutterstock Üzerinden Güneş Paneli Fotoğrafı