Šodien, Fotoelektriskā saules enerģija Tā vairs nav nekas ekskluzīvs liela mēroga projektiem un ir kļuvis par arvien izplatītāku tehnoloģiju. To izmanto gan sadzīves, gan komerciālos lietojumos, un tā attīstība gadu gaitā ir bijusi strauja un nemainīga. Šī raksta mērķis ir izpētīt, kā tas ir attīstījies no tā pirmsākumiem līdz globāli dzīvotspējīgam enerģijas risinājumam.
Izmantojot saules enerģija Tas nav nekas jauns, taču tehnoloģiju attīstībai, ko mēs šodien pazīstam kā fotoelektriskos saules paneļus, ir aizraujoša vēsture, kas laika gaitā ir pilna ar svarīgiem pagrieziena punktiem.
Fotoelektriskās saules enerģijas pirmsākumi: fotoelektriskais efekts
Fotoelektriskās saules enerģijas vēsture sākas 1839. gadā, kad franču fiziķis Aleksandrs Edmonds Bekerels Viņš atklāja fotoelektrisko efektu, eksperimentējot ar elektrolītisko elementu. Bekerels novēroja, ka tad, kad daži materiāli tika pakļauti gaismai, tika ģenerēta elektriskā strāva.
Šis atklājums iezīmēja sākumu jaunam priekšrocību izmantošanas veidam saules enerģija, taču šīs tehnoloģijas praktiskā izstrāde vēl prasīs daudzus gadus. Nākamajās desmitgadēs dažādi eksperimenti palīdzēja izprast šo fenomenu, taču bija nepieciešami papildu pasākumi.
Pirmie mēģinājumi: Selēna saules baterija
Nākamais nozīmīgais pavērsiens fotoelektriskās saules enerģijas vēsturē notika gadā 1883, kad amerikāņu izgudrotājs Čārlzs Fritss izstrādāja pirmo saules bateriju, izmantojot selēnu kā pusvadītāju un ar plānu zelta kārtu. Tomēr to zemās efektivitātes (tikai 1%) un augsto izmaksu dēļ šīs šūnas nebija dzīvotspējīgas liela mēroga elektroenerģijas ražošanai, izmantojot tikai tādus lietojumus kā gaismas sensori kamerās.
Neskatoties uz šiem ierobežojumiem, Fritta izgudrojums lika pamatu turpmākai attīstībai, un viņa darbam sekoja citi zinātnieki, kuri bija ieinteresēti saules bateriju efektivitātes uzlabošanā.
Silīcija revolūcija un pirmā modernā saules baterija
En 1946, zinātnieks Rasels Ohls patentēja pirmo silīcija saules bateriju, materiālu, kas kļūs par standartu fotoelementu nozarē. Tomēr tas bija gadā 1954 kad Bell Laboratories Viņi izstrādāja pirmo patiesi efektīvo saules bateriju, kas arī ir balstīta uz silīciju. Šīm šūnām izdevās 6% saules gaismas pārvērst elektrībā, kas iezīmēja ievērojamu atšķirību salīdzinājumā ar iepriekšējiem modeļiem.
Vissvarīgākais ir tas, ka šis efektivitātes uzlabojums ļāva saules baterijas izmantot praktiskos lietojumos, sākot ar kosmosa nozare. Pirmie ar saules enerģiju darbināmi satelīti tika nosūtīti kosmosā pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados ar amerikāņu satelītu Avangards I kā pionieris šajā jomā.
Saules enerģijas pieaugums kosmosa nozarē
1960. gados saules baterijas atrada savu vietu kosmosa sacensības, kur izmaksas nebija ierobežojošs faktors. Kosmosa kuģiem un satelītiem bija nepieciešams uzticams un ilgmūžīgs enerģijas avots, un saules paneļi bija ideāls risinājums. Gan ASV, gan Padomju Savienība savās kosmosa programmās izmantoja saules enerģiju.
Pirmais saules pavadonis bija Avangards 1, palaists 1958. gadā. Lai gan tas bija neliels satelīts, saules tehnoloģiju ieviešana bija veiksmīga, un kopš tā laika tā ir kļuvusi par satelītu standartu.
Fotoelementu saules enerģijas komerciāla izmantošana
Neskatoties uz panākumiem kosmosā, saules bateriju izmaksas joprojām bija nozīmīgs šķērslis to komerciālai ieviešanai uz Zemes. 1956. gadā saules baterijas cena par vatu bija aptuveni 300 USD, tāpēc tā izmantošana parastajos elektriskajos tīklos nebija iespējama.
Tas bija laikā naftas krīze 1970. gados, kad biznesa un valdības līmenī sāka interesēties alternatīvās tehnoloģijas, tostarp saules enerģija. Naftas cenas strauji pieauga, veicinot ieguldījumus saules enerģijas tehnoloģijās. Pamazām pētniecība un attīstība šajā jomā sāka samazināt izmaksas un palielināt saules paneļu efektivitāti.
Pašpatēriņa tirgus rašanās
Saules enerģija tika izmantota ne tikai lielos projektos vai kosmosa nozarē. In 1970, tirgū tika laista pirmā mājas ierīce ar nelielu saules bateriju, un dažus modeļus sāka uzstādīt mājās un fermās, lai ražotu elektroenerģiju. Efektīvāku un lētāku paneļu izstrāde padarīja tos pieejamus iekšzemes pašpatēriņš.
Rūpniecība fotoelementu enerģija Tas turpināja virzīties uz priekšu, un, sākot ar 80. gadiem, saules paneļu cenas samazinājās vēl vairāk, pateicoties ražošanas pieaugumam un uzlabotajām tehnoloģijām. Šie izmaksu samazinājumi padarīja saules enerģijas iekārtas arvien pieejamākas plašai sabiedrībai.
Enerģētikas krīze un tās ietekme uz saules enerģiju
Viens no svarīgākajiem notikumiem, kas veicināja saules enerģiju visā pasaulē, bija 70. gadu enerģētikas krīze fosilo kurināmo un bažas par energoapgādes drošību motivēja valdības un institūcijas pievērsties atjaunojamiem enerģijas avotiem. Šajā kontekstā saules fotoelementiem sāka pievērst lielāku uzmanību un atbalstu, izmantojot valdības stimulus un subsīdijas.
No 80. līdz 90. gadiem ar tīklu saistītu saules sistēmu ieviešana ļāva veikt liela mēroga iekārtas. Tas iezīmēja jaunas ēras sākumu fotoelementu jomā, paplašinot tās pielietojumu tādās nozarēs kā lauksaimniecība, rūpniecība un transports.
Kāpēc saules enerģija ir kļuvusi populāra?
Kopš tā laika saules enerģija fotoelementu ir turpinājusi piedzīvot eksponenciālu izaugsmi, pateicoties tās svarīgajām priekšrocībām:
- Vai ir tīrs un ilgtspējīgs enerģijas avots, kas nerada CO emisijas2.
- El saules paneļu cena ir ievērojami samazinājies, padarot tos pieejamus lielākam skaitam patērētāju.
- Noteikumi un likumi, kas veicina pašpatēriņš un kompensācijas pārpalikums ir veicinājuši tās popularizēšanu.
Pateicoties šiem faktoriem, mūsdienās ir ierasts atrast saules enerģijas iekārtas privātmājās, mazās rūpniecības nozarēs un pašpatēriņa sistēmās, kas ražo elektroenerģiju, neatkaroties tikai no tīkla.
Savas vēstures gaitā saules fotoelementi no zinātniskas zinātkāres ir kļuvusi par globālās enerģētikas sistēmas būtisku sastāvdaļu. Tas ir bijis iespējams, apvienojot tehnoloģiskos sasniegumus, izmaksu samazinājumus un globālās domāšanas pāreju uz tīrāku un ilgtspējīgāku enerģijas avotu izmantošanu.