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太阳能是一种巨大的，取之不尽，用之不竭的清洁资源。



太阳能发电是矿物燃料发电的一种清洁替代品，没有空气和水污染，没有全球环境污染，也没有对我们的公共健康构成任何威胁。地球上只有18个晴天包含与地球上所有煤炭，石油和天然气储备相同的能量。在大气之外，太阳能每平方米包含约1300瓦特。到达大气层后，大约三分之一的光被反射回太空，而其余的光则继续沿地球表面行进。

在整个星球的平均水平上，一平方米每天收集4.2千瓦时的能量，或大约相当于每年一桶石油的能量。一年中，空气干燥且云量很少的沙漠平均每天每平方米可接收6千瓦时以上的电量。

将太阳能转化为电能




光伏（PV）面板和阳光捕获对象的太阳能（CSP）集中可将其转变为可用的电能。光伏屋顶使太阳能在美国几乎每个地方都可行。在洛杉矶或凤凰城等阳光充足的地方，一个5千瓦的系统每年平均可产生7,000到8,000千瓦时的电量，这大致相当于使用典型美国家庭的电力。

2015年，全美国的屋顶上安装了近80万个光伏系统。大型光伏项目使用光伏板将阳光转化为电能。这些项目的输出功率通常在几百兆瓦的范围内，并且是在大片土地上安装的数百万个太阳能电池板。

太阳能电池板如何工作


太阳能光伏（PV）面板基于高但令人惊讶的简单技术，可将阳光直接转换为电能。



1839年，法国科学家埃德蒙·贝克勒尔（Edmond Becquerel）发现，某些材料在受到阳光照射时会发出电火花。研究人员发现，在不久的将来，可以使用这种称为光电效应的特性。1800年代后期，第一个光伏（PV）电池是用硒制成的。1950年，贝尔实验室的科学家修订了技术，并使用太阳能电池中的硅将太阳光的能量直接转换为电能。

光伏电池组件


PV电池最重要的组件是两层半导体材料，通常由硅晶体组成。结晶硅本身不是导电的良导体，因此有意向其中添加了杂质-此过程称为掺杂阶段。



太阳能电池的下层通常由掺杂的硼组成，硼与硅结合产生正电荷（p），而掺杂磷的上层与硅相互作用，产生负电荷（n）。



来自n层的多余电子可以离开它们的原子，而p层则捕获这些电子。光线从n层的原子中“淘汰”电子，然后它们飞入p层以占据空白处。通过这种方式，电子成圆周运动，离开p层，穿过负载并返回n层。


太阳能无人机

每个电池产生的能量很少（几瓦），因此将它们分为模块或面板。然后将这些面板用作单独的单元或分组为更大的阵列。

切换到具有大量太阳能的电气系统有很多好处。



太阳能电池板的成本正在迅速下降（在1970年-1 kWh的发电成本为60美元，1980年为1美元，现在为-20-30美分）。因此，对太阳能电池板的需求正在以每年25％的速度增长，并且每年售出的电池量（功率）超过40mW。太阳能电池的效率在70年代中期的实验室条件下达到18％，目前对于由晶体硅制成的元件为28.5％，对于由砷化镓和镓反模制成的两层板为35％。有前景的元件已经由薄膜（1-2微米厚）半导体材料开发而成：尽管效率低（不超过16％），但成本却非常低（不超过现代太阳能电池板成本的10％）。不久，科学家建议1 kWh的成本为10美分，在许多国家的能源独立性中，太阳能将排在首位。

钙钛矿将降低太阳能成本




早在2013年，这一消息就传遍了整个网络：钙钛矿矿物将彻底改变太阳能行业。钙钛矿代替硅的使用将减少使用太阳能电池板的电力生产成本。钙钛矿（钛酸钙）于19世纪初在乌拉尔山脉发现，以L.A. 佩罗夫斯基（著名的矿物爱好者）。作为光电管的组成部分，光电管已于2009年开始使用。

电池由创新的低成本光电电池覆盖，其主要优点是可以将更多的阳光转化为能量。钙钛矿是一种晶体结构，可以最大程度地吸收阳光。根据初步估计，使用钙钛矿电池可以将一千瓦的能源成本降低七倍。

“新型太阳能电池的主要优势不在于效率，而在于该材料非常便宜。不使用硅的基于钙钛矿的电池可以使太阳能发电量巨大。”

数据中心太阳能


服务器场消耗了全世界10％的电力。由于现在所有部门都在使用节能网络和可再生能源，因此并未遗漏数据中心。长期以来，服务器场对环境的负面影响一直困扰着环保主义者。因此，数据中心的所有者寻求减少其数据中心的负面影响，诉诸先进的节能技术和“绿色”技术来发电，其中包括免费冷却，基于可再生能源的本地发电系统。



作为出路-在气候条件允许的国家/地区，服务器场旁有一个太阳能发电站。对于在热带或亚热带部署的服务器场而言，它是理想的选择。毕竟，除了提供“绿色能源”之外，在数据中心屋顶上使用太阳能电池板还有助于减少建筑物的热负荷，因为它们产生的阴影使屋顶吸收的热量最小。太阳能发电厂将减少数据中心对环境的总体负面影响，并将提高位于观察到中央电网运行中断的区域中的数据中心的可靠性。


美国北卡罗来纳州梅登苹果数据中心附近的一座大型可再生能源发电厂

Switch与能源公司Nevada Power一起，已开始在拉斯维加斯附近建造一个100 MW的Switch Station太阳能站。在美国媒体中，Switch在商业数据中心市场被称为“麻烦制造者”，这是该行业最大的参与者之一。该公司从事数据中心设施（建筑物和工程基础设施）的建设和支持，而没有适当的计算设备，其客户交互的主要模型是托管。


全球最大的400 MW火力发电厂Ivanpa

2015年，美国和日本开始开发一种通过太阳能为数据中心供电的新机制。该项目涉及探索新的可能性“ ...使用大量基于太阳能的发电能力以及用于在数据中心级别分配太阳能电池板产生的能量的HVDC（高压直流电）系统。” 高压直流电和太阳能电池板的这种组合将使部署单个备用电池系统成为可能，同时节省资金和运营成本。

有趣的


来自Rawlemon的德国建筑师Andre Broesel创造了一个移动玻璃球形状的太阳能电池。他称其为新一代发生器，它将捕获最多的射线，因为它配备了太阳跟踪系统和天气变化传感器，其效率比标准太阳能电池板高35％。



日本能源公司清水公司（Shimizu Corporation）在2015年宣布打算在我们的地球天然卫星-月球上建造一座大型太阳能发电厂。以土星为例，带有太阳能电池板的环形发电厂将环绕月球，并将能量传输到地球。清水公司预计，这样的太阳能发电站每年可提供13000兆瓦的能源。这种空间建设的成本和开始日期尚不清楚。



加泰罗尼亚高级建筑研究所开发了一种太阳能电池板，可以在植物，苔藓和土壤上起作用。这项技术的优势是在生产太阳能电池板时排除有毒有毒物质和重金属。它在植物根部地下的微小燃料电池中使用特殊细菌。需要细菌来产生迷你电池中的廉价能量。植物将提供细菌的生命周期，而水将成为整个系统的燃料。如果您用青苔代替植物，那么这种创新的系统可以在没有太多阳光的区域使用，因为它可以在阴凉处生长。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN393007/

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