Солнечная энергия преобразование, методы

Совершенно очевидно, что один из наиболее перспективных методов крупномасштабного преобразования солнечной энергии основан на использовании биосистем. Широкое применение биосистем для получения энергии способно обеспечить свыше 15 % производства энергии для экономически развитых стран. В последние 10—15 лет намечены новые пути биотрансформации солнечной энергии при фотосинтезе. Установлено, что некоторые микробиологические системы характеризуются высокой эффективностью фотосинтеза. Так, фоторазложение воды, осуществляемое суспензией хлореллы с образованием кислорода, в оптимальных условиях культивирования дает 130—140 л газа с 1 м освещаемой поверхности в сутки. Известно, что одна из особенностей процесса фотосинтеза — уменьшение эффективности преобразования солнечной энергии при высоких значениях интенсивности света. Новые технологии позволяют повысить эффективность фотосинтеза при высокой интенсивности света. Разрабатываются системы, эффективно поглощающие световой поток и обогащенные реакционными центрами по отношению к пигменту. Световые кривые фотосинтеза улучшаются также с увеличением скорости лимитирующей стадии электронного транспорта. Например, проведение процесса при повышенных температурах в системах термофильных микроорганизмов увеличивает эффективность преобразования солнечной энергии при высокой интенсивности света. [c.26]

Биологические методы. В процессах фотосинтеза солнечная энергия на всей планете запасается в виде химической энергии в количестве (1,7— 2,22)-10 кДж. Для этой области использования солнечной энергии можно реально рассматривать лишь отходы лесного и сельского хозяйства. КПД фотосинтеза в среднем по земному шару составляет лишь доли процента. В то же время известно, что такие водоросли как хлорелла повышают КПД фотосинтеза до 6 %. Важно изучить и затем использовать механизм биологического преобразования солнечной энергии для целей получения метана и водорода. Работы в этом направлении развернуты в ряде стран. [c.30]

Каталитические методы преобразования солнечной энергии . [c.261]

Каждый из упомянутых методов преобразования первичной солнечной энергии во вторичную химическую энергию водорода найдет, вероятно, свое место в общей системе водородной технологии. [c.347]

Судя по результатам исследований последних лет, достижения электрохимической науки могут послужить основой и для решения ряда принципиальных задач технологии будущего. В частности, представляется весьма перспективным использование электрохимических методов для получения дешевого водорода, прямого превращения химической энергии в электрическую на базе топливных элементов, работающих непосредственно на углеводородном топливе, а также для преобразования солнечной энергии в электрическую или химическую. В последние годы была показана перспективность электрохимических методов для очистки промышленных выбросов и контроля чистоты окружающей среды, для обработки [c.5]

Интенсивное земледелие мира способно функционировать в том случае, если оно имеет надежную промышленную основу. Индустриализованное сельское хозяйство ФРГ добилось постоянного повышения урожаев с единицы площади путем использования фотосинтетического преобразования солнечной энергии в биомассу. Однако эти всё возрастающие урожаи были достигнуты только за счет непропорционально выросших затрат вне сельскохозяйственной экосистемы. На рисунке 13 показаны в принципе хорошо известные взаимосвязи, значение которых часто недооценивается. С увеличивающейся интенсивностью сельскохозяйственного производства расходы постоянно резко возрастают. В результате плато кривой чистой продуктивности, т. е. оптимальный уровень, достигается значительно раньше, чем об этом можно судить по валовому урожаю. Обсуждая рентабельность какого-либо метода защиты растений, нельзя отходить от кривой чистой продуктивности, т. е. предварительно снимать все затраты. Если принять во внимание удорожание и ограниченность доступного жидкого топлива, то можно предвидеть, что прежние успехи подходят к концу. В США, например, начиная с 1970 г. урожаи пшеницы, кукурузы, сорго, сои, хлопчатника и многих плодовых и овощных культур не повышаются, а скорее снижаются, несмотря на растущее использование минеральных удобрений и пестицидов [509]. Еще более тревожной, чем графическое изображение (рис. 13), является проведенная ФАО экстраполяция глобальных дан- [c.254]

Наконец, в настоящее время методами наносекундного и пикосекундного лазерного флеш-фотолиза проведено большое число исследований хлорофиллов и других порфиринов в виде димеров с фиксированным положением молекул друг относительно друга, а также систем, в которых молекулы, подобные хлорофиллу, связаны с другими молекулами типа хинонов и каротиноидов [123, 510, 602, 644, 8451. Такие работы способствуют дальнейшему продвижению в понимании механизма фотосинтеза и в разработке искусственных систем преобразования солнечной энергии. [c.70]

Осн. научные работы — в области хим. кинетики и катализа. Обнаружил новый тип хим, превращений в ТВ. телах — туннельные реакции переноса электрона на большие расстояния. Изучал спиновый обмен -- физ. процесс, моделирующий хим. Р-1ЩИ. Развил ряд сопрем, физ, методов исследования катализа (ЭПР, ЯМР, спектроскопия дальней тонкой структуры рентгеновских спектров поглощения), Обнаружил и исследовал активные промежуточные комплексы для ряда гомогенных каталитических р-ций. Выяснил особенности строения хим. центров на поверхности ряда важных гетерогенных катализаторов. Внес существенный вклад в разработку каталитических методов преобразования солнечной энергии. [c.171]

Наука, все глубже проникая в микроструктуру материи и необъятные просторы вселенной, обнаруживает новые неизведанные свойства материи. Несомненно, в недалеком будущем наука полностью раскроет тайны фотосинтеза и способы управления им для большего превращения энергии солнечных лучей в потенциальную энергию органического вещества растений с целью увеличения возобновляемых жизненных ресурсов, найдет методы преобразования солнечной энергии с высоким коэффициентом полезного действия, овладеет термоядерной реакцией и обеспечит человека практически неограниченными ресурсами энергии, осуществит синтез белка [c.54]

Систематически изложены основы метода преобразования солнечной энергии в электрическую и химическую энергию в фотоэлектрохимических элементах с полупроводниковыми электродами. Рассмотрены принципы работы фотоэлектрохимических элементов различных типов, дан обзор важнейших систем, критически обсуждаются перспективы данного направления в развитии солнечных преобразователей. [c.2]

Использование солнечной энергии, напротив, не изменяет теплового баланса Земли, так как акт ее преобразования и потребления человеком встраивается в происходящий постоянно естественный процесс превращения энергии излучения Солнца в тепло, которое затем рассеивается в окружающем Землю пространстве. Сам процесс преобразования солнечной энергии в большинстве методов также является экологически чистым , безотходным. Эти обстоятельства носят принципиальный характер и позволяют с уверенностью утверждать, что солнечная энергия займет свое место в энергетике будущего. [c.10]

Фотоэлектрохимия как теоретическая основа метода преобразования солнечной энергии [c.10]

Развитие фотоэлектрохимии в течение последнего десятилетия в значительной мере стимулировалось именно потребностью в разработке фотоэлектрохимического способа преобразования солнечной энергии как нового источника энергии, экологически чистого и практически неисчерпаемого. В наиболее перспективном варианте метода для преобразования энергии света в электрическую и химическую энергию используют фотоэлектрохимические элементы с полупроводниковыми электродами. Для того чтобы яснее представить себе место полупроводников среди объектов фотоэлектрохимии, рассмотрим вкратце различные типы фотоэлектрохимических реакций. [c.11]

Внимание исследователей многих стран уже давно привлечено к разработке эффективных средств преобразования солнечной энергии, практическое использование которой не связано с загрязнением окружающей среды и нарушением теплового баланса планеты [9]. Повышенный интерес к фотоэлектрическому методу преобразования энергии обусловлен реальной возможностью создания стабильной в эксплуатации, дешевой и высокоэффективной солнечной энергии. [c.46]

Следует далее рассмотреть методы преобразования солнечной энергии, доступные в настоящее время. [c.457]

Альтернативный метод использования солнечной энергии выглядит оптимистично при сравнении его с применением атомной энергии. Однако сумма 250 долл. получена расчетным путем и далека от практической величины. Кроме того, стоимость 1 кВт преобразованной солнечной энергии, равную 250 долл., следует относить к энергии, которая может быть получена только в случае прямых лучей Солнца и в отсутствие облаков. Это значит, что кремний стоимостью 250 долл. в течение нескольких лет будет давать менее 1 кВт энергии за большую часть светового дня. [c.459]

Каталитические методы прямого преобразования солнечной энергии в энергию химических топлив рассматриваются в настоящее время как один из наиболее перспективных способов запасания солнечной энергии. На основе этих методов представляется в принципе воз.можным обеспечить общество будущего необходимыми ресурсами энергии и некоторы.ми ценными веществами для химической промышленности. Систематические исследовакия, направленные ьа со.чдание прямых способов преобразования солнечной энергии в химическую энергию топл ш, были начаты в пашей стране па инициативе акад. 11 Н. Семенова (см. ставшую классической его статью Об энергетике будущего в журнале 1-1аука и жизнь , 1972, № 10 п 11), который первым осознал реальность принципиального решения этой задачи при современном уровне развития науки и техники. [c.261]

Прямой фотолиз воды требует использования света с энергией квантов 6 эВ, которых практически нет в солнечном спектре. Одним из методов многоступенчатого процесса использования света с меньшей энергией квантов является процесс фотоэлектрохимического разложения воды. Фотоэлек-трохнмические устройства [513] для преобразования солнечной энергии делятся на две группы в зависимости от того, где именно происходит поглощение света и, следовательно, первичный фотопроцесс в растворе (это так называемые фотогальванические элементы) или на электроде. Фотогальвани-ческие элементы имеют КПД в несколько процентов, поэтому их практическое использование пока имеет малую перспективу. Основным объектом исследования стали фотоэлектрохимическне элементы с полупроводниковыми электродами. Как показали исследования, требования к совершенству кристаллической структуры полупроводника в случае фотоэлектрохимических элементов менее жестки, чем в случае с твердотельными полупроводниковыми преобразователями энергии (солнечными батареями), что и послужило основной причиной широкого развития работ по фотоэлектрохимическим элементам с электродами из полупроводников [513]. [c.338]

Выработанную жидкостными солнечными батареями электрическую энергию можно использовать, превратив ее непосредственно в полезную работу или в тепло, либо запасти впрок, переведя в химическую энергию с помощью электрических аккумуляторов традиционного типа или электролизеров. Последний случай, т.е. сочетание солнечная батарея + электролизер , был подробно рассмотрен в разд. 3.4 на примере твердофазных (кремниевых) солнечных батарей. Этот подход применим, конечно, и к жидкостным солнечным батареям. Действительно, изложенный в разд. 3.4.2 метод оптимизации был использован [220] при создании установки для получения водорода за счет солнечной энергии. Эта установка включает жидкостную солнечную батарею с тонкопленочным поликристаллическим фотоанодом из dSe,, gs t eo js и полисульфидным электролитом (к.п.д. 1,5%) и электролизер с твердым полимерным электролитом (подобный описанному в разд. 3.4.1). Оптимизированная установка имеет высокий к.п.д. преобразования электрической энергии, вырабатываемой солнечной батареей, в химическую энергию водорода (85%) к.п.д. солнце-водород равняется 1,3%. [c.154]

В работах [33-36] были предложены различные варианты радиоизотопного генератора с двухэтапной системой преобразования ядерной энергии в электрическую, которые принадлежат семейству фотоэлектрических атомных батарей. В таком генераторе энергия фрагментов ядерного деления первоначально преобразуется в излучение посредством какого-либо процесса ядерно-стимулированной флуоресценции (например, в аэрозольном газонаполненном конверторе), а затем уже энергия фотонов преобразуется в электрическую с помощью фотовольтаического преобразователя. Такой способ преобразования энергии имеет целый ряд преимуществ по сравнению с уже имеющимися. Например, в отличие от многих наиболее широко используемых традиционных методов, он не содержит низкоэффективного теплового цикла. Коэффициент полезного действия фотовольтаического преобразователя при правильном подборе длины волны фотонов может достигать 70%, а КПД конверсии ядерной энергии в световое излучение, в свою очередь, может быть доведен до 50%. Таким образом, полный КПД системы может составить величину порядка 35%, что в 3 5 раз выше КПД систем с использованием теплового цикла и солнечных батарей. [c.271]