Солнечная энергия: история и современность

Солнце — это неограниченный источник энергии, доступный человечеству испокон веков. Солнечные панели сегодня могут показаться обычным явлением, но это относительно новый способ использования энергии ближайшей к Земле звезды. Но солнечная энергия использовалась людьми на протяжении веков, хотя и по-другому, чем это происходит сегодня.

Первым известным примером её использования можно назвать разжигание небольших костров для приготовления пищи с помощью увеличительного стекла. После этого на протяжении многих веков люди использовали силу солнца, чтобы зажигать факелы и освещать римские бани.

Сегодня солнечный свет используется для обеспечения электричеством жилых домов и предприятий, а сфера альтернативной энергетики будет продолжать расти и развиваться.

Ранняя история солнечной энергетики

Стекло использовалось для разжигания костров ещё в седьмом веке до нашей эры, считают учёные. В третьем веке греки и римляне использовали стекло и солнечный свет для зажигания факелов в религиозных целях. В Китае также есть записи об использовании солнечной энергии и стекла для зажигания огня во время религиозных церемоний.

А во время осады Сиракузы (II век до н. э.) древнегреческий учёный Архимед фокусировал солнечный свет через увеличительное стекло, чтобы поджечь римские корабли.

В Америке предки пуэблоанцев в XIII веке спроектировали и построили величественные жилища на скалах. Эти дворцы были обращены на юг, чтобы улавливать солнечный свет, который использовался для обогрева всего комплекса. В 1700-х и 1800-х годах солнечный свет использовался для работы печей.

Первые солнечные панели

История солнечных панелей сложна, поэтому нет простого ответа на вопрос, кто именно изобрёл эти устройства. Вместо этого, многие учёные и новаторы дополняли открытия друг друга. В 1839 году французский физик Эдмонд Беккерель открыл фотоэлектрический эффект. Он создал ячейку из металлических электродов и обнаружил, что она производит больше энергии, если подвергается воздействию солнечного света.

Благодаря этому открытию в 1873 году Уиллоуби Смит обнаружил, что селен можно использовать в качестве фотопроводника. Затем в 1883 году Чарльз Фриттс создал первые солнечные элементы из селена, опираясь на открытие Смита. Они были похожи на те, что используются сегодня, с той лишь разницей, что современные производители вместо селена используют кремний. Наконец, в 1954 году Дэрил Чапин, Кэлвин Фуллер и Джеральд Пирсон создали первый кремниевый солнечный элемент в Bell Labs.

Развитие солнечных технологий

Одним из первых пропагандистов использования солнечной энергии был Альберт Эйнштейн. В 1905 году он опубликовал статью о фотоэлектрическом эффекте и о том, как свет переносит энергию. Эта статья позже принесла ему Нобелевскую премию. Исследования и открытия Эйнштейна помогли показать миру, насколько полезными в перспективе могут быть солнечные технологии.

Одним из важнейших направлений развития индустрии была космическая гонка. В 1956 году Уильям Черри предложил использовать фотоэлектрические элементы на спутниках, вращающихся вокруг Земли. Два года спустя Vanguard I использовал небольшую солнечную батарею для питания своего радио.

Авангард II, Эксплорер III и Спутник-3 использовали кремниевые солнечные панели. А в 1964 году НАСА запустило «Нимбус I» — первый спутник, работающий исключительно на энергии солнца. Солнечная энергия продолжала обеспечивать космические достижения в течение нескольких десятилетий и продолжает играть важную роль в этой сфере.

Эпоха коммерциализации солнечной энергии

1970-е годы привели к стремительному развитию солнечной энергетики, что позволило значительно снизить себестоимость оборудования. Доктор Элиот Берман и Exxon разработали значительно более дешёвый фотоэлектрический элемент, который снизил стоимость ватта со 100 до 20 долларов. Когда ключевые компоненты оборудования стали более доступными, солнечные панели нашли применение во многих отраслях промышленности.

Навигационные и сигнальные лампы, работающие на солнечной энергии, стали устанавливать на морских нефтяных вышках, маяках, железнодорожных переездах и в жилых домах. Особенно эти технологии актуальны в тех регионах, где нет стабильного подключения к традиционным электросетям. В 1970-х гг. президент США Джимми Картер установил солнечные панели в Белом доме, а в 1973 году там же были установлены панели для нагрева воды.

Солнечная энергетика в XXI веке

Хотя солнечная энергия существует уже давно, самые инновационные разработки появились относительно недавно. Технологический скачок в 1970-х годах привёл к увеличению количества солнечных систем, но 20 долларов за ватт по-прежнему оставались слишком высокой ценой для среднестатистического обывателя. В последнее время произошли важные технологические и производственные изменения, и теперь солнечные элементы стали более эффективными, хотя стоимость чистой энергии составляет всего 0,50 доллара за ватт.

Солнечные панели используются чаще, чем когда-либо прежде. Только в Соединённых Штатах установлено более двух миллионов солнечных установок в домах и на предприятиях, и на долю солнечной энергии приходится 1,6% от общего объёма производства электроэнергии.

Будущее солнечных технологий

Хотя солнечная энергия получила огромное развитие, всё ещё существует потребность в инновациях. Современные фотоэлектрические элементы в среднем имеют КПД от 15 до 18%, поэтому будущее солнечной энергетики может быть связано с новыми вариантами конструкции, которые позволят повысить эффективность и доступность оборудования. Эти новые технологии потенциально могут расширить сферы применения солнечной энергии и снизить зависимость от ископаемого топлива.

Материал подготовлен электромонтажной компанией https://e-master.kiev.ua