Парниковый эффект

Не смотря на то, что сегодня большая часть ФЭ устройств используется только из экономических соображений, потенциал фотоэлектричества заключается в том, что это один из наиболее экологически чистых источников энергии. Влияние на окружающую среду, оказываемое традиционными технологиями производства электроэнергии, в частности парниковый эффект, добавляет еще один существенный аргумент для того, чтобы обратить внимание на фотоэлектричество. Далее мы бы хотели кратко описать, что такое парниковый эффект.

Температура на поверхности Земли является результатом равновесия, установившегося между излучением, приходящим от Солнца, и энергией, излучаемой в космическое пространство с поверхности Земли. Излучаемая Землей энергия в значительной степени зависит от состава земной атмосферы. Если бы атмосферы не было совсем, как, например, на Луне, средняя температура на поверхности Земли составляла бы около -18 oС. Однако атмосфера существует. Естественный природный уровень СО2 в атмосфере составляет 270 миллионных частей. Он поглощает испускаемое поверхностью Земли излучение, сохраняя эту энергию и не давая Земле остыть. Вследствие наличия атмосферы средняя температура на земле составляет 15 oС, что на 33 градуса больше, чем на Луне. Углекислый газ сильно поглощает излучение в диапазоне длин волн 13-19 мкм. В атмосфере также в большом количестве присутствует водяной пар, который поглощает в диапазоне 4-7 мкм. Большая часть испускаемого Землей излучения лежит в области 7-13 мкм.

Деятельность человека привела к значительному увеличению содержанию "антропогенных газов", таких как углекислый газ, метан, озон, оксид азота, фреон, в атмосфере. Эти газы поглощают излучение в диапазоне 7-13 мкм, препятствуя естественному обмену энергией и приводя к увеличению наземной температуры. Если ничего не менять, то "действующий" уровень СО2 в атмосфере увеличится в два раза к 2030, что может вызвать повышение температуры на 1-4 градуса. Это приведет к изменению направления ветров и движения воздушных масс, что может стать причиной высыхания целых континентов или увеличения уровня мирового океана. Дальнейшее увеличение концентрации антропогенных газов в атмосфере приведет к еще более плачевным последствиям.

CO2

Связь между увеличением уровня углекислого газа в атмосфере (синяя линия) и увеличением средней температуры (красная линия).

Очевидно, что деятельность человека достигла такого масштаба, что стала оказывать влияние на биосферу Земли и ее привлекательность для жизни. Ее побочные эффекты могут быть чрезвычайно разрушительными, поэтому значимость технологий с низким воздействием на окружающую среду, не приводящих к выбросам парниковых газов, в ближайшем будущем будет только возрастать. Так как большинство парниковых газов образуется в энергетическом секторе при сжигании ископаемых топлив, фотоэлектричество, способное заменить нефть, газ и уголь, должно начать активно использоваться [1].