Was ist Solarenergie?

Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel ist Teil einer gelegentlichen LiveScience-Serie über Ideen der Menschheit Auswirkungen auf die Umwelt zu erleichtern.

Solarenergie ist die leichte Alternative zu einer kohlenstoffreichen Energie Ernährung, und es möglicherweise die einzige erneuerbare Energie, die Treibhausgas-Emissionen deutlich reduzieren kann Ingenieure sagen.

"Wind kann eine Rolle spielen, können Biokraftstoffe und Geothermie, aber sie sind alle zu klein," sagte Erin Baker von der University of Massachusetts Amherst. "Die drei wirklich große Spieler sind Sonnenenergie, Kernenergie und Carbon Capture and Storage."

Im Laufe eines Tages ist die Menge an Energie im Sonnenlicht, den kontinentalen Vereinigten Staaten mehr als 2.500 Mal die Menge des täglichen Stromverbrauchs des Landes. Trotz dieses Potenzials ist Solarstrom weit hinter anderen erneuerbaren Energien, so dass nur 0,07 Prozent der US-Energie-Portfolio nach dem Department of Energy.

"Solarenergie müssten 20 Prozent der Energieversorgung haben eine Auswirkung des Klimawandels zur Verfügung stellen," sagte Baker LiveScience. "Wir möchten es gerne mehr als das."

In einer Anfang dieses Jahres veröffentlichten Bericht sah Baker und ihre Kollegen die Technologien, die in das volle Licht, solar bringen könnte.

Sand in der Nachfrage

Solar-Panels enthalten Photovoltaik-Zellen, die Licht in Strom zu verwandeln, ohne Freigabe keine Treibhausgase. Eines der attraktiven Features von Sonnenkollektoren ist, dass sie ein Zuhause, im Gegensatz zu der größeren Bauprojekte in der Regel zugeordnete Windkraftanlagen oder andere Energie-Versammlung-Setups relativ einfach hinzugefügt werden können.

Fast alle Zellen im aktuellen Einsatz bestehen aus Silizium. Obwohl Silizium in Sand reichlich vorhanden ist, muss es verarbeitet werden, um es in Solarzellen und Computerchips nutzbar zu machen. In der Tat hat die aktuelle Nachfrage aus der Elektronik-Industrie für Silizium-Wafer einen Mangel an hochwertigem Silizium, verursacht, was, dass die Solarindustrie könnte noch mehr Mühe versucht bedeutet, wettbewerbsfähig zu werden.

Für ein typisches Haus Strom braucht sind die Kosten von Solarzellen mehrere Zehntausende von Dollar. Über die gesamte Lebensdauer der Panels klappt dies auf etwa 30 Cent pro Kilowattstunde, dreimal was die meisten Dienstprogramme kostenlos.

Um diesen Preis zu reduzieren, ist ein Großteil der aktuellen engineering-Aufwand konzentrierte sich auf Solarzellen aus dünnen Schichten, die weniger Silizium verwenden oder ersetzen Sie es mit anderen Photovoltaik-Materialien zu machen. Baker, sagte, dass viele Experten denken, das sollte das erste Ziel der Forschung und Entwicklung.

"Wir könnten eine Menge Leute zu anderen Materialien suchen finanzieren", sagte sie.

Sonne am Horizont

Es gibt andere Ideen, wie organische Solarzellen basierend auf billige, flexible Kunststoff. Jedoch organische Zellen sind derzeit ineffizient bei der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom, und was schlimmer, sagte Baker, "sie neigen zu verblassen und Zusammenbruch in der Sonne."

Einige Forscher arbeiten an Zukunft "Dritte Generation" Solarzellen, die eine Reihe von neuen Technologien, wie Linsen, chemische Farbstoffe, mehrschichtigen Zellen oder winzige Quantenpunkte, die mehr von der Sonneneinstrahlung Falle beschäftigen könnte.

Aber auch wenn hoch effiziente Solarzellen billig hergestellt werden konnte, können sie Strom in der Nacht oder an einem bewölkten Tag.

"Das größte Problem für solar ist die Diskontinuität des Angebots", sagte Baker.

Für solar um eines großen Energieversorgers zu sein, es muss besser Stromspeicherung sein. Riesigen Schwungräder oder verbesserte Batterien könnte dazu beitragen, den Kraftfluss zu glätten.

Diversifizieren

Keine der technologischen Optionen sind sicher zu arbeiten, so Baker denkt, politische Entscheidungsträger und die Solarindustrie Erforschung mehrere Möglichkeiten, ähnlich wie ein diversifiziertes Aktienportfolio finanzieren sollte.

"Sie investieren Ihr Geld in Google nicht; Stattdessen Sie 10 oder 100 verschiedene Aktien kaufen,"sagte sie.

Google kündigte Interessanterweise nur an zig Millionen Dollar investieren, nächstes Jahr in die Entwicklung von einem Gigawatt Strom aus erneuerbaren Energien, genug um rund 1 Million Haushalte zu versorgen. Eines der Unternehmen, die von Google ausgewählt ist eSolar Inc., die spezialisiert auf Solarthermie.

Solarthermie "bietet einen sehr plausiblen Weg zur Bereitstellung erneuerbaren Energie billiger als Kohle,", sagte Larry Page, Google-Mitbegründer und Präsident der Produkte, in einer Unternehmenserklärung.

Solarthermie ist anders als Photovoltaik-Technologie, dass die Energie der Sonne ausgerichtet ist, um Wasser oder eine andere Flüssigkeit zu kochen. Der entstehende Dampf kann dann verwendet werden, einen Generator zu machen, wie in traditionellen Kohle oder Kernkraft Werken erfolgt.

Obwohl scheinbar weniger direkt als Sonnenkollektoren, wandelt Solarthermie etwa 30 Prozent der Energie der Sonne in Strom um, der zweimal die Effizienz der meisten Silizium-basierte Solarzellen ist. Darüber hinaus können Teil der Wärme gespeichert und nachts verwendet werden, um die Stromversorgung mehr konstant zu halten.

Mit dieser Technologie unter anderem in Spanien und der Mojave-Wüste sind mehrere konzentrierte solarthermische Kraftwerke gebaut worden. Die erforderlichen Sonne-nachspüren-Spiegel sind jemals unter Umständen auf eine Person Dach gehen viel zu unhandlich, aber ähnliche Systeme könnte verwendet werden, um warmes Wasser für ein Zuhause zu bieten.

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