Солнце – ближайшая к нам звезда, возраст которой – по разным оценкам – около 4,5 миллиардов лет. Причем, по тем же оценкам, Солнце проживет еще столько же до того момента, когда оно начнет превращаться в звезду другого типа.
Это значит, что энергией Солнца мы обеспечены бесконечно долго, конечно, по меркам человеческой истории. А вот хватит ли ее нам?
Считается, что на солнце происходят реакции термоядерного синтеза – ядра водорода сливаются в более тяжелые ядра гелия, при этом часть массы переходит в энергию. Эта энергия в виде электромагнитного излучения и фотонов летит от солнца и к нашей планете.
Поток энергии (вернее, его мощность), который в итоге приходит к Земле, называется солнечной постоянной. Он равен 1360 Вт/м2 (на верхней границе нашей атмосферы). Для сравнения, мощность одной восковой свечи в среднем 50 Вт. Это означает, что если мы зажжем на площади метр на метр 27 свечей, то мы получим примерно столько же энергии, сколько поступает от солнца (правда, еще до прохождения атмосферы).
К сожалению, до земли доходит не вся солнечная энергия:
- Часть отражается от атмосферы и облаков,
- Часть поглощается облаками и самой атмосферой (паром, пылью, озоновым слоем),
- Часть доходит до поверхности и поглощается океанами и сушей, ну и конечно что-то отражается обратно.
Поэтому, в зависимости от времени года, времени суток, географического положения, а также погодных условий мощность солнечного света на квадратный метр варьируется от 0 (когда совсем «не светит и не греет») до 1050 Вт/м2 (или 25 свечей). К сожалению, эта цифра – максимум, который обычно недостижим.
В среднем же мощность достигает не более 100-300 Вт/м2 (2-6 свечей). Согласитесь, выглядит крайне мало!
А теперь давайте посчитаем всю доступную солнечную энергию за год. Возьмем в среднем 200 Вт/м2 и умножим на площадь суши (конечно, без учета ледников, вечной мерзлоты и лесов – мы же не хотим это закрыть солнечными панелями или уничтожить – возьмем около 50% всей территории). Полученную цифру за 1 час мы умножим на 8760 часов в году и вот – мы получили количество энергии: 130 миллионов тераватт-часов.
Если вспомнить, что человечество потребляет в год около 173 тыс тераватт-часов (или 622 экзаджоуля), то даже при средней энергии солнца мы можем покрыть нашу годовую потребность во всей энергии более чем 750 раз.
Разумеется, это возможно, только если:
- У нас есть дешевые и эффективные технологии преобразования солнечной энергии в другие формы энергии, например, в электричество;
- У нас есть доступные и эффективные технологии для накопления и хранения энергии, и
- Все наши технологии могут эффективно работать на этой энергии.
А как тогда обстоит дело с другими источниками энергии? Узнаем в следующей статье.