Перспективы развития солнечной энергетики
Солнечная энергия является экологически самой чистой и практически неограниченной для использования. В течение только одной недели её поступает на Землю в количестве значительно большем, чем энергия всех имеющихся на нашей планете запасов угля, газа, нефти и урана. В перерасчёте на условное топливо Россия ежегодно его может получать от Солнца около 2000 млрд. тонн. За единицу условного топлива принимается теплотворная способность 1 кг каменного угля. На сегодняшний день вклад в энергетику страны всех альтернативных способов получения энергии пока не превышает 17 тонн условного топлива.
Ежегодно в мире потребляется нефти столько, сколько её образуется в течение 2 миллионов лет. Уже через 30-40 лет при нынешних нормах потребления она сможет стать малодоступной, и цивилизацию ожидает энергетический коллапс, если к этому времени не удастся перейти на альтернативные источники энергии.
Основными производителями электроэнергии являются в настоящее время тепловые электростанции. В ходе их работы в атмосферу поступает огромное количество ядовитых веществ, преимущественно в виде углекислого газа, окислов азота и серы. Это приводит к возникновению парникового эффекта и выпадению кислотных осадков, которые резко снижают плодородие почвы и уничтожают зелёные насаждения. Среди продуктов сгорания имеются соли тяжёлых металлов и ядовитые органические соединения, которые в первую очередь приводят к гибели живых организмов в Мировом океане, полностью нарушая экологическое равновесие на нашей планете.
Преобразовывать солнечную энергию в электрическую можно с помощью кристаллических и тонкоплёночных фотоэлементов. Она также может использоваться для получения тепловой энергии посредством нагревания поверхностей, поглощающих солнечные лучи, или их фокусировки с помощью системы линз. Перспективным является также использование наноантен, разработанных американскими физиками Робертом Бейли и Джеймсом Флетчером в 1973 году. Они могут преобразовывать солнечную энергию сразу в постоянный электрический ток при теоритическом КПД до 50%.
Себестоимость наноантенн примерно в 100 раз ниже обычных кремниевых фотоэлементов. Для их производства можно использовать серебро, медь или алюминий. Проблема в широком использовании наноантенн заключается в отсутствии на сегодняшний день выпрямителей, эффективно работающих на частотах видимого и инфракрасного света.
При сохранении нынешних темпов роста солнечной энергетики она к 2050 году сможет давать более четверти необходимой человечеству электроэнергии.