Солнце и солнечная энергия. Структура Солнца. Характеристики Солнца - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Солнечная энергия является источником общей циркуляции атмосферы и циркуляции воды в океанах. Он образует огромную систему нагрева воды и воздуха на нашей планете, перераспределяя тепло по поверхности Земли.

Содержание

Солнце и солнечная энергия

Солнце играет уникальную роль в жизни Земли. Все живое на нашей планете обязано своим существованием Солнцу. Солнце является не только источником света и тепла, но и основным источником многих других видов энергии (нефть, уголь, вода, ветер).

Люди используют солнечную энергию с тех пор, как она впервые появилась на Земле. Археологические данные свидетельствуют о том, что люди предпочитали укрываться в более тихих местах, защищенных от холодных ветров и солнечного света.

Статуя Аменхотепа III, датируемая 15 веком до нашей эры, может считаться первой известной солнечной системой. Внутри статуи находилась система воздушных и водяных камер, которые при попадании солнечного света приводили в действие скрытый музыкальный инструмент. Гелиосу поклонялись в Древней Греции. Сегодня имя этого бога лежит в основе многих терминов, связанных с солнечной энергией.

Проблема обеспечения электроэнергией многих секторов мировой экономики и удовлетворения постоянно растущих потребностей населения планеты в настоящее время становится все более актуальной.

В целом, исследования показали, что системы с преобладанием ветрогенерации способны удовлетворить потребности крупных стран в электроэнергии на 72-91%. Системы, работающие преимущественно на солнечной энергии и способные накапливать энергию в течение 12 часов, могут удовлетворять спрос на электроэнергию в 83-94 процентах случаев.

Ученые выяснили, что ветер и солнце могут стать единственными источниками энергии для крупнейших мировых держав

Энергетический кризис в Европе, смертоносная зима в Техасе и близкий коллапс энергосистемы в Японии в начале этого года – все это на уме у скептиков, которые не верят в “зеленую” энергию. Глотком свежего воздуха в атмосфере отчаяния стали новые расчеты, которые показывают, что перейти на солнечную и ветровую энергию в качестве основных источников выработки электроэнергии сложно, но возможно.

Источник изображения: Sebastian Ganso / Pixabay

В статье, опубликованной в журнале Nature Communications Эксперты из китайского Университета Цинхуа, Научного института Карнеги и Калифорнийского технологического института пришли к выводу, что большая часть текущего спроса на электроэнергию в развитых промышленных странах может быть удовлетворена за счет некоторого сочетания энергии ветра и солнца. Однако здесь есть оговорка: для полного удовлетворения потребностей стран в электроэнергии необходимы дополнительные усилия.

“Ветер и солнце могут удовлетворить более 80 процентов спроса во многих местах без хранения или избыточных генерирующих мощностей, что крайне важно, – сказал соавтор исследования Стив Дэвис, профессор UCI по науке о земной системе. – Но в зависимости от страны, в течение года могут быть многодневные периоды, когда спрос придется удовлетворять за счет накопителей энергии и других неископаемых источников энергии”.

Исследователи проанализировали почасовые данные о спросе на электроэнергию за 39 лет в 42 крупных странах, чтобы оценить достаточность ветровых и солнечных ресурсов для удовлетворения потребностей. Они обнаружили, что полный переход на устойчивые источники энергии может быть проще для крупных стран, расположенных в более низких широтах, где больше солнечных дней в году. В высоких широтах (напр. в Германии) сложнее, и могут быть периоды “темной заморозки”, когда ветер и солнце не вырабатывают энергию неделями. В октябре произошел двухнедельный “темный заморозок”, который заставил Германию перезапустить свои угольные электростанции.

Однако для таких случаев есть решение: единая энергетическая система. Было бы проще создать единую Европу, в которой южные страны Союза – Испания, Италия и Греция – разделят производство солнечной энергии, а северные страны – Норвегия, Дания и другие – ветровой энергии.

В целом, исследование показало, что системы с преимущественно ветровой генерацией способны удовлетворить 72-91% потребностей крупных стран в электроэнергии. Системы с преобладанием солнечной энергии, при условии 12-часового хранения энергии, могут удовлетворять спрос на электроэнергию 83-94% времени.

Для полного охвата требований необходимо проделать определенный объем работы, что может быть сложно, но вполне выполнимо. Например, для создания избытка мощностей возобновляемой энергии, превышающего обычный годовой спрос, для создания накопителей энергии, а также для обеспечения перетока электроэнергии из нескольких источников на больших территориях.

Фотоэлектрический эффект – это процесс, в результате которого в фотоэлектрическом элементе под воздействием солнечного света образуется напряжение или электрический ток. Эти солнечные батареи состоят из двух различных типов полупроводников – p-типа и n-типа – которые соединены вместе, образуя pn-переход. Когда эти два типа полупроводников соединены вместе, в области перехода создается электрическое поле, в котором электроны перемещаются к положительной стороне p, а дырки – к отрицательной стороне n. Это поле заставляет отрицательно заряженные частицы двигаться в одном направлении, а положительно заряженные – в другом.

Основные физические характеристики Солнца

Средний диаметр: 1.392-10 9 м
Экваториальный радиус: 6,9551-10 8 m
Экваториальная окружность: 4.370-10 9 m
Полярная компрессия: 9-10 -6
Площадь поверхности: 6,078-10 18 м²
Объем: 1,41-10 27 м³
Вес: 1,99-10 30 кг
Средняя плотность: 1409 кг/м³
Гравитационное ускорение на экваторе: 274,0 м/с².
Вторая космическая скорость (для поверхности): 617,7 км/сек.
Эффективная температура поверхности: 5778 K
Корональная температура:

Это делает использование солнечных лучей в северных регионах, а также в осенне-зимний отопительный период проблематичным из-за атмосферных условий.

Солнечная энергия – неограниченный потенциал

Потенциал солнечной энергии поистине огромен: мировые потребности в энергии могут быть покрыты за счет солнечного излучения, достигающего поверхности Земли всего за один час!
К сожалению, сбор этого огромного ресурса до сих пор является проблемой. Для использования солнечной энергии требуется много места, а также подходящие гелиоэнергетические условия, которые не всегда и не везде доступны. Чем облачнее становится земля и чем ближе к большим городам, тем меньше солнечного света достигает поверхности земного шара.

Следовательно, использование солнечного света в северных районах и во время отопительного сезона осенью и зимой проблематично из-за погодных условий.

Если вы хотите узнать больше о том, что такое солнечные батареи, а также познакомиться с преобразованием энергии, рекомендуем посмотреть это интересное видео.

СОЛНЦЕ КАК ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

Каково количество главного ресурса планеты, благодаря которому стала возможной современная цивилизация? По оценкам Мирового энергетического совета, запасы нефти в мире составляют 56 лет, а запасы газа – 55 лет. По мнению большинства экспертов, мир движется к катастрофическому энергетическому кризису. Растущий дефицит традиционных источников энергии начнет ощущаться гораздо раньше, чем через 50 лет. Нехватка нефти может также привести к серьезному дефициту других ресурсов, необходимых человечеству.

Альтернативные источники энергии – единственный выход из сложившейся ситуации. Альтернативная энергетика – это совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые не так широко распространены, как традиционные источники энергии. Они интересны тем, что экономически эффективны в использовании и не наносят вреда окружающей среде. Энергия для таких способов называется – возобновляемая или “Зеленая энергия”.

Существует множество направлений альтернативной энергетики, солнечная энергия. Потому что сбор этой энергии будет возможен еще более 4 миллиардов лет.

Важность работы: Качество нашей жизни зависит от потребления энергии, поэтому каждый из нас зависим от энергии. Это связано с тем, что за пределами крупных городов энергоснабжение нестабильно. Существуют естественные факторы. Примерами являются сильный ветер, ледяной дождь, которые приводят к обрыву линий электропередач. 2) Поскольку нефть считается черным золотом, мы поневоле думаем о людях будущего. Поскольку возможности природы не безграничны, мы должны стремиться и использовать возможности других природных форм энергии, в частности солнечной энергии. Солнечная энергия представляет собой область значительных инвестиций в то время, когда ресурсы нефти и природного газа истощаются.

Цель проекта Изучить способы использования солнечной энергии и определить, насколько она эффективна, экологична и доступна.

Изучить научную литературу по использованию солнечной энергии.

Изучение истории использования солнечной энергии.

Узнайте, как и где вы можете использовать солнечную энергию, и определите, насколько эффективна солнечная энергия в Самаре.

Узнайте, что такое фотоэлемент и солнечные панели и как их использовать.

Узнайте, как развивается солнечная энергия в нашей стране и в мире.

Определите преимущества и недостатки этой энергии.

Выпуск: Существует множество направлений альтернативной энергетики, но на данный момент существует проблема в области гелиоэнергетики, так как эта энергия сможет производиться более 4 миллиардов лет, стоит задуматься о ее использовании в различных областях человеческой деятельности.

Тема: Солнце

Тема: Солнечная энергия

Глава 1: Солнечная энергия

1.1. Солнечная энергия – Область нетрадиционной энергетики, основанная на прямом использовании солнечного излучения для получения энергии в той или иной форме. Другое название этой отрасли – солнечная энергетика. Оно происходит от греческого слова helios – солнце.

Солнечная энергия является экологически чистой, т.е. не производит вредных отходов и не наносит вреда окружающей среде.

Солнечная энергия использует неисчерпаемый источник энергии – солнце. Солнечное излучение является основным источником энергии на Земле. Эта энергия может быть использована в различных естественных и искусственных процессах. Например, растения используют его для синтеза органических соединений, выделяя при этом кислород. Прямой нагрев солнечными лучами может быть использован для производства электроэнергии (солнечные электростанции) или для другой полезной работы. Ультрафиолетовое излучение солнца обладает антибактериальными свойствами, поэтому его можно использовать для дезинфекции воды и различных предметов. Он также вызывает загар и имеет другие биологические эффекты – например, стимулирует выработку витамина D в организме.

Энергия солнца, которая в основном выделяется в виде лучистой энергии, настолько велика, что ее трудно себе представить. Достаточно сказать, что до Земли доходит только одна двухмиллиардная часть этой энергии, но она составляет около 2,5*1018 кал/мин. По сравнению с этим все остальные источники энергии, как внешние (излучение Луны, звезд, космическое излучение), так и внутренние (внутреннее тепло Земли, радиоактивное излучение, запасы угля, нефти и т.д.), ничтожно малы.

Большая часть солнечной энергии, которая достигает поверхности планеты, преобразуется непосредственно в тепло. Это тепло приводит в движение круговорот воды и воздушные потоки.

1.2. География солнечной радиации

Солнечная радиация распределена на Земле неравномерно. На самом деле, если в одних местах солнечный свет – редкий и желанный гость, то в других его избыток оказывает угнетающее воздействие на все живое. Среднегодовое количество солнечного света зависит от широты, на которой расположена территория. Страны, расположенные вблизи экватора, получают рекордное количество дневного света. Количество солнечного света также во многом зависит от количества солнечных дней, которое определяется климатом местности. Кроме того, многое зависит от течений, воздушных потоков и других особенностей региона. Здесь получена самая высокая годовая доза солнечной радиации:

Северо-восточная Африка, некоторые центральные и юго-западные регионы континента;

Восточное побережье Африки;

Южные экваториальные районы Атлантического и Тихого океанов;

Северо-западная Австралия, некоторые острова Индонезии;

Западное побережье Южной Америки.

Измерения, проведенные в России, показали, что не черноморские курорты получают самые высокие дозы солнечной радиации. Фактически, рекордсменами по этому показателю стали территории, граничащие с Китаем и Северной Землей. Минимальная доза солнечной радиации приходится на северо-западный регион России – Санкт-Петербург и его окрестности.

1.3 . История применения солнечной энергии.

Раскопки в древнегреческом городе Олинф показали, что весь город и его дома были спроектированы по единому плану и располагались таким образом, чтобы ловить как можно больше солнечного света зимой и, наоборот, избегать его летом. В гостиных всегда были окна, выходящие на солнце, а в самих домах были две двойные двери.

Дома имели два этажа, один летний, другой зимний. В Олинфе, как позднее в Древнем Риме, запрещалось строить дома таким образом, чтобы они загораживали солнце от соседей – урок этики для сегодняшних строителей небоскребов!

Кажущаяся простота получения тепла путем концентрации солнечных лучей часто порождала неоправданный оптимизм. Чуть более ста лет назад, в 1882 году, в российском журнале “Техник” появилась заметка об использовании солнечной энергии в паровом двигателе: “Изолятором” называется паровая машина, котел которой нагревается с помощью солнечных лучей, собираемых для этой цели специально устроенным отражающим зеркалом. Английский ученый Джон Тиндалл использовал подобные конические зеркала очень большого диаметра при изучении тепла лунных лучей. Французский профессор А.-Б. Мушо использовал идею Тиндаля, применив ее к солнечным лучам, и получил тепло, достаточное для получения пара. Это изобретение, усовершенствованное инженером Пифом, было доведено им до такого совершенства, что вопрос об использовании солнечного тепла можно считать окончательно решенным в положительном смысле”.

Оптимизм инженеров, создавших “изолятор”, оказался неоправданным. Прежде чем энергетическое использование солнечного тепла стало реальностью, ученым пришлось преодолеть слишком много препятствий. Только сейчас, более века спустя, начала формироваться новая научная дисциплина по энергетическому использованию солнечной энергии – гелиоэнергетика. И только сейчас мы можем сказать, что в этой области наметился первый реальный прогресс.

Глава 2: Использование солнечной энергии

2.1. Солнечная энергия как альтернативный источник энергии

Способы преобразования солнечной энергии в различные формы энергии для использования человеком можно разделить на виды производимой энергии и способы ее получения.

Во-первых, преобразование в электроэнергию. С помощью фотоэлектрических элементов Фотоэлектрические элементы используются для производства солнечных панелей, которые служат приемниками солнечной энергии в системах солнечных электростанций. Принцип работы основан на создании разности потенциалов внутри фотоэлектрического элемента, когда на него падает солнечный свет. Панели различаются по структуре (поликристаллические, монокристаллические, с напылением кремния), размерам и выходной мощности. Благодаря использованию термоэлектрических генераторов. Термоэлектрический генератор – это техническое устройство, позволяющее получать электричество из тепловой энергии. Принцип работы основан на преобразовании энергии, получаемой в результате разницы температур в различных частях компонентов (термоэлектрическая сила).

Во-вторых, преобразование в тепловую энергию. Используя различные типы и конструкции коллекторов. Вакуумные коллекторы бывают трубчатого типа и в виде плоских коллекторов. Принцип работы – под воздействием солнечного излучения нагревается специальная жидкость, которая после достижения определенных параметров начинает испаряться, а затем водяной пар передает свою энергию теплоносителю. Отдав тепловую энергию, водяной пар конденсируется, и процесс повторяется. Плоскостные коллекторы состоят из рамы с теплоизоляцией и абсорбера, покрытого стеклом, с входным и выходным патрубками для охлаждающей среды. Принцип работы заключается в том, что солнечные лучи падают на абсорбер и нагревают его, а тепло от абсорбера передается теплоносителю.

2.2 Солнечная энергия и ее свойства

Солнце является основным источником энергии на Земле и источником большинства других энергетических ресурсов нашей планеты, таких как уголь, нефть, газ, энергия ветра, падающая вода, электричество и т.д.

Энергия солнца, которая высвобождается в основном в виде лучистой энергии, настолько велика, что ее трудно даже представить. Достаточно сказать, что только одна двухмиллиардная часть этой энергии достигает Земли, но это примерно 2,5*1018 калорий в минуту. По сравнению с этим все остальные источники энергии, как внешние (излучение Луны, звезд, космическое излучение), так и внутренние (внутреннее тепло Земли, радиоактивное излучение, запасы угля, нефти и т.д.), ничтожно малы.

Большая часть солнечной энергии, достигающей поверхности планеты, преобразуется непосредственно в тепло, нагревая воду или почву, которые, в свою очередь, нагревают воздух. Это тепло приводит в движение круговорот воды, воздушные и океанические течения, определяющие погоду, и постепенно излучается в космос, где теряется.

Давайте более подробно остановимся на каждой из упомянутых характеристик солнечной энергии.

Плюсы и минусы
К преимуществам солнечной энергии относятся:

Экологичность установки;

Неисчерпаемость источника энергии в отдаленном будущем;

Низкая стоимость производства энергии;

Доступность производства энергии;

Хорошие перспективы развития отрасли, благодаря технологическому прогрессу и производству новых материалов с улучшенными свойствами.

Прямая зависимость количества производимой энергии от погодных условий, времени суток и сезона;

Сезонность деятельности, которая определяется географическим положением;

Высокая стоимость оборудования.

2.3 Проблемы, связанные с солнечной энергией

В чем заключаются трудности? Во-первых, вот оно. Хотя от солнца исходит огромное количество энергии, на квадратный метр земли приходится очень мало энергии – от 100 до 200 ватт, в зависимости от географических координат. В часы солнечного сияния эта мощность достигает 400-900 Вт/м2 , поэтому для получения заметной мощности этот поток необходимо сначала собрать с большой площади, а затем сконцентрировать. Конечно, большим неудобством является то, что эту энергию можно получить только днем. Ночью приходится использовать другие источники энергии или как-то накапливать, собирать солнечную энергию.
Существует множество способов получения солнечной энергии. Первый способ – самый прямой и естественный: использование солнечного тепла для нагрева теплоносителя. Нагретый теплоноситель может использоваться, например, для нагрева или подогрева воды (вода не обязательно должна быть особенно горячей), или для производства других видов энергии, в первую очередь электричества.
Ловушка прямого использования солнечного тепла довольно проста. Для его изготовления сначала понадобится коробка, покрытая обычным оконным стеклом или аналогичным прозрачным материалом. Оконное стекло не препятствует солнечным лучам, но задерживает тепло, которое нагревает внутреннюю часть коробки. По сути, это и есть парниковый эффект, принцип, на котором построены все теплицы, парники, оранжереи и зимние сады.
“Малая” солнечная энергия очень перспективна. На земле есть много мест, где солнце сжигает землю, высушивая почву, сжигая растительность и превращая землю в пустыню. В принципе, такую землю можно сделать плодородной и пригодной для жизни. Нужно только обеспечить его водой и построить деревни с удобными домами. Прежде всего, это потребует больших затрат энергии.

Глава 3: Солнечные коллекторы

3.1 Фотовольтаика

Фотовольтаика относится к нормальному режиму работы фотоэлектрического элемента, при котором электричество производится из преобразованной световой энергии. Фактически, все фотоэлектрические устройства являются разновидностью фотодиодов. Фотоэлектрический элемент – это электронное устройство, преобразующее световую энергию в электричество. Первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте, был создан русским физиком Александром Столетовым в конце 19 века. Существует три поколения фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) в зависимости от материала, конструкции и метода изготовления:

ПЭП первого поколения на основе кристаллических кремниевых пластин;

Второе поколение PEE на основе тонких пленок;

Третье поколение PEE на основе органических материалов.

PEC собираются в модули. Такие модули называются “солнечными батареями”. Солнечные батареи могут быть самых разных размеров – от встроенных в микроэлементы до занимающих крыши автомобилей и зданий. Солнечные модули оснащены различными устройствами для установки и передачи электрической энергии:

инверторы для выработки напряжения, необходимого потребителю

аккумуляторы для хранения электрической энергии,

другие электрические и механические компоненты подсистемы.

В зависимости от сферы применения различают следующие типы солнечных установок:

частные маломощные станции, расположенные на крышах домов;

малые и средние коммерческие предприятия, расположенные как на крышах, так и на земле;

промышленные солнечные электростанции, обеспечивающие электроэнергией большое количество потребителей.

3.2 Конструкция батареи

Если вы хотите узнать больше о солнечных батареях и процессе преобразования энергии, вы можете посмотреть интересное видео.

Конструкция самой батареи обычно плоская, похожая на пластину из кристаллического кремнезема. Он также имеет специальные канавки, которые выполняют функцию проводника. Многие из этих плат соединены друг с другом с помощью пайки. Доски предварительно очищаются в специальной машине. К модулю также прикреплена металлическая пластина. Подключенные модули закрыты прозрачным материалом (стеклом или другим), который одновременно служит каркасом для батареи и выполняет защитную функцию для устройства. Затем вся поверхность ламинируется в вакуумной печи при температуре 80 C. Это обеспечивает безопасность конструкции.

Дизайн и материал в некоторых случаях могут отличаться в зависимости от производителя. Однако в любом случае сборка самих солнечных модулей является достаточно трудоемким процессом. Один неверный шаг в производстве деталей или сборке, и вся система не будет работать. Компании, производящие такие модули, проводят ряд испытаний перед их сборкой, чтобы выявить и устранить любые недостатки.

Первое поколение FEP

ПЭК первого поколения на основе кристаллических пластин, безусловно, являются наиболее широко используемыми. За последние два года производителям удалось снизить себестоимость производства таких ПЭК, что укрепило их позиции на мировом рынке.

Типы ПЭК первого поколения:

Монокристаллический кремний (mc-Si),

Поликристаллический кремний (m-Si),

ленточная технология (EFG, S-web),

тонкопленочный поликремний (Apex).

Второе поколение FEP

Технология производства тонкопленочных ПЭК второго поколения включает вакуумное напыление слоев. Вакуумная технология является менее энергоемкой по сравнению с кристаллическим методом производства ПЭК и имеет более низкие капитальные затраты. Это позволяет производить гибкие, недорогие ПЭК с большой площадью поверхности, но их эффективность преобразования ниже, чем у ПЭК первого поколения.

Типы ПЭК второго поколения:

аморфный кремний (a-Si),

микро- и нанокремний (μc-Si/nc-Si),

кремний на стекле (CSG),

Теллурид кадмия (CdTe),

медь-(индий-)галлий (ди-)селенид (CI(G)S).

Третье поколение PEC

Идея создания третьего поколения PEC заключалась в дальнейшем снижении стоимости PEC, отказе от использования дорогих и токсичных химикатов.

токсичных материалов в пользу дешевых и перерабатываемых полимеров и электролитов. Возможность послойной печати также является важным отличием.

В настоящее время большинство проектов в области ФЭП третьего поколения находятся на стадии исследований.

Типы FEP третьего поколения:

Фотосенсибилизация красителем (DSC),

3.4 Где используются солнечные батареи

Солнечные батареи становятся все более популярными не только в военном деле, на производстве или в конструкции транспортных средств. Их преимущества давно оценили те, кто заинтересован в экономии энергии и стремится создать комфортные условия проживания в собственном доме.

1. Солнечные батареи давно и успешно используются в космической технике. Они становятся незаменимым автономным источником энергии, способным питать бортовые системы космических аппаратов. Для обеспечения бесперебойной работы оборудования пилотируемых космических кораблей и спутников, даже в затененных областях орбиты, космические корабли оснащаются аккумуляторами, заряжаемыми от солнечных батарей.

(2) Второй перспективной областью применения солнечных панелей являются аэрокосмические технологии. Во время дневного полета солнечные панели накапливают энергию, а затем постепенно отдают ее бортовым системам самолета. Авиационные системы, разработанные для научных целей, в будущем смогут летать, используя только энергию, вырабатываемую солнечными панелями.

(3) Известно, что солнечная энергия используется для обеспечения работы уличного освещения. Солнечные панели также используются для питания автономных технических объектов, расположенных вдали от стационарных линий электропередач, таких как маяки, датчики метеорологической информации, надводные буи и различные виды вывесок.

(4) Солнечные батареи имеют большое значение для жизнеобеспечения жилых домов и промышленных объектов. Они могут использоваться в качестве резервного источника питания, например, для обеспечения бесперебойной работы различных систем в случае аварийного отключения электроэнергии. В регионах, где количество солнечных дней в году достаточно велико, сборки солнечных батарей могут стать основным источником автономного энергоснабжения домов.

3.5 Солнечная электростанция в Самарской области

Новая солнечная электростанция, одна из самых мощных в России, появилась в Самарской области. Производственная мощность этого объекта составляет 75 МВт, его строительство началось еще в 2015 году.

Новый объект возобновляемой энергетики состоит из трех сегментов, каждый из которых имеет мощность 25 МВт. Строительство также велось поэтапно: первый сегмент был введен в эксплуатацию через полтора года, 1 декабря 2016 года, как и планировала материнская компания. Все остальные начали производить солнечную энергию с интервалом в один год. Общий объем инвестиций в этот проект составил 8 млрд рублей. Компания решила использовать для этой цели как собственные, так и кредитные средства.

После завершения строительства солнечной электростанции произведенная на ней электроэнергия стала продаваться на оптовом рынке. Выработанная электроэнергия стала поставляться конечным потребителям через Единую энергетическую систему России. Ожидается, что срок окупаемости составит 15 лет с учетом специального тарифа.

Самарская область не случайно была выбрана в качестве места для строительства нового объекта возобновляемой энергетики. Часть ее территории достаточно интенсивно освещается солнцем, поэтому эффективность солнечных модулей там будет максимально высокой. Кроме того, в регионе относительно высокий уровень инвестиций, и ему не чуждо внедрение инновационных технологий. Строительство других подобных объектов в регионе значительно улучшит экологию и принесет значительную пользу региону, при условии, что вся энергия не будет продаваться за границу.

3.6 Недостатки и затраты

Использование солнечной энергии на Земле в настоящее время затруднено из-за ее высокой стоимости. Фотоэлектрические элементы, необходимые для основных процессов, довольно дороги. Конечно, положительные аспекты использования такого рода ресурсов делают их окупаемыми, но с экономической точки зрения говорить о полной окупаемости денежных затрат в настоящее время не представляется возможным. Однако тенденция показывает, что цена фотоэлектрических элементов постепенно снижается, поэтому со временем эта проблема может быть полностью решена.

Еще одна проблема использования солнца в качестве источника энергии заключается в том, что это трудоемкий и неудобный способ обращения с ресурсами. Потребление и переработка излучения напрямую зависят от чистоты панелей, чего трудно добиться. Кроме того, нагрев ячеек также оказывает очень негативное влияние на процесс, избежать которого можно только с помощью чрезвычайно эффективных систем охлаждения, требующих дополнительных материальных затрат, причем немалых. Кроме того, пластины, используемые в солнечных коллекторах, постепенно изнашиваются после 30 лет активного использования, а стоимость фотоэлектрических элементов уже обсуждалась ранее.

Ранее говорилось, что использование этого вида ресурсов может спасти человечество от серьезных экологических проблем в будущем.

в будущем. Источник ресурсов и конечный продукт действительно максимально экологичны. Однако при использовании энергии солнца принцип работы солнечных коллекторов предполагает использование специальных фотоэлектрических пластин, для работы которых требуется много ядовитых веществ: свинец, мышьяк или калий. Пластины не наносят вреда окружающей среде, но, учитывая их ограниченный срок службы, их утилизация со временем может стать серьезной проблемой. Чтобы снизить негативное воздействие на окружающую среду, производители постепенно переходят на тонкопленочные пластины, которые имеют более низкую стоимость и менее вредны для окружающей среды.

В настоящее время используется лишь небольшая часть солнечной энергии, поскольку существующие солнечные панели имеют относительно низкую эффективность и очень дороги в производстве. Однако не стоит сразу же отказываться от этого практически неисчерпаемого источника чистой энергии: по мнению экспертов, одна только солнечная энергия может покрыть все мыслимые потребности человечества в энергии еще на тысячи лет. Кроме того, можно в несколько раз увеличить мощность солнечных установок, а разместив их на крышах и рядом с ними, мы могли бы обеспечить отопление дома, нагрев воды и бытовых приборов даже в умеренных широтах, не говоря уже о тропиках. Мили пустырей и пустынь, усеянные мощными солнечными электростанциями, можно использовать для удовлетворения энергоемких промышленных потребностей. Однако солнечная индустрия сталкивается с множеством проблем при строительстве, размещении и эксплуатации солнечных электростанций на тысячах квадратных километров земли. Поэтому общая доля солнечной энергии была и останется весьма незначительной, по крайней мере, в обозримом будущем.

Большое внимание следует уделить тому факту, что производство энергии, необходимое для существования и развития человечества, оказывает воздействие на природу и окружающую человека среду. С одной стороны, тепло и электричество настолько прочно вошли в жизнь и производство человека, что он не представляет себе жизни без них и потребляет неисчерпаемые ресурсы как нечто само собой разумеющееся. С другой стороны, человек все больше обращает свое внимание на экономический аспект энергии и требует производства экологически чистой энергии. Это указывает на необходимость решения ряда проблем, среди которых перераспределение ресурсов для удовлетворения потребностей человечества, практическое использование достижений в народном хозяйстве, поиск и развитие новых альтернативных технологий производства тепла и электроэнергии и др.

В настоящее время ученые изучают природу Солнца, определяют его влияние на Землю и работают над проблемой практически неисчерпаемой солнечной энергии.

Список источников и ссылок

1 Поиск жизни в Солнечной системе: Перевод с английского языка. Москва: Мир, 1988, с. 44-57

2. жуков Г.Ф. Общая теория энергии.

3. дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы. Москва, 1984, с. 106-111.

4. тепловые и атомные электростанции. Руководство. Книга 3. Москва, 1985, с. 69-93.

5. энциклопедический словарь юного астронома, Москва: Педагогика, 1980, с. 11-23

6. видяпин В.И., Журавлева Г.П. Физика. Общая теория.

7. Дагаев М.М. Астрофизика.

8. Тимошкин С. Е. Солнечная энергия и солнечные элементы.

9. Илларионов А. Г. Природа энергии.

13. www. Sunenergy.4hs.ru.

15. Харченко Н.В. “Индивидуальные солнечные установки”.

16. с. Танака, Р. Суда. “Жилые здания с автономным солнечным тепловым охлаждением”.

17. А.Я.Глиберман, А.К.Зайцева. “Кремниевые солнечные батареи”.

18. Г.Аристов. “The Sun”.

19. Геворкян П. “Альтернативные источники энергии в проектировании зданий”.

(T. A. Акимова, В. В. Хаскин, 1994)

12. экосистемы

Основным источником энергии для экосистем является солнце. Поток энергии согласно Т.А. Акимов и В.В. Хаскин (1994). Haskin (1994), посылаемых Солнцем на Землю, превышает 20 миллионов ЭДж в год. Из-за сферической формы Земли только четверть этого потока достигает границы всей атмосферы. Из них около 70% отражается, поглощается атмосферой и испускается в виде длинноволнового инфракрасного излучения. Солнечная радиация, падающая на поверхность Земли, составляет 1,54 млн. ЭДж в год. Это огромное количество энергии, в 5 000 раз превышающее весь запас энергии человечества в конце 20-го века и в 5,5 раз больше всех имеющихся ресурсов ископаемого топлива, накопленных по меньшей мере за 100 миллионов лет.

Поток солнечной энергии на Земле и ее преобразования показаны на рисунке 12.6.

Рисунок 12.6: Поток солнечной энергии и ее преобразование на Земле

(T.A. Акимова, В.В. Haskin, 1994)

Примечание: Энергия выражается в ЭДж/год. 1 ЭДж = 10 18 Дж; горизонтальный участок потока энергии является логарифмическим. На каждом этапе преобразования большая часть энергии теряется

Большая часть солнечной энергии, достигающей поверхности планеты, преобразуется непосредственно в тепло, нагревая воду или почву, которые, в свою очередь, нагревают воздух. Это тепло приводит в движение круговорот воды, воздушные и океанические течения, определяющие погоду, и постепенно уходит в космос, где теряется.

Чтобы определить место экосистем в этом естественном потоке энергии, важно осознать, что, какими бы длинными и сложными они ни были, они используют лишь малую его часть. Отсюда следует один из основных принципов функционирования экосистемы: они существуют на экологически чистой и почти вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и обильно. Давайте подробнее рассмотрим каждую из перечисленных характеристик солнечной энергии.

1. Изобилие. Растения используют около 0,5% от того количества, которое достигает земли. Если бы люди существовали только благодаря солнечной энергии, они бы использовали ее еще меньше. Таким образом, количество на Земле достаточно для удовлетворения потребностей человека, а поскольку солнечная энергия в конечном итоге преобразуется в тепло, увеличение ее использования не должно повлиять на динамику биосферы.

2. Чистота. Солнечная энергия является “чистой”, хотя ядерные реакции, происходящие внутри Солнца и служащие источником энергии, сопровождаются радиоактивным загрязнением, которое остается на расстоянии 150 миллионов километров от Земли. В отличие от энергии, получаемой от сжигания ископаемого топлива или от атомных электростанций.

3. Постоянство. Солнечная энергия всегда будет доступна в одном и том же, бесконечном количестве.

4. Навсегда Ученые считают, что Солнце погаснет через несколько миллиардов лет. Однако это не имеет для нас практического значения, поскольку человек, по современным данным, существует всего около 3 миллионов лет. Это всего лишь 0,3% от миллиарда лет. Следовательно, даже если жизнь на Земле станет невозможной через 1 миллиард лет, человечество все еще имеет в запасе 99,7% этого периода, то есть каждые 100 лет оно будет уменьшаться только на 0′.00001%.

Читайте далее: