Применение солнечной энергии как альтернативного источника

История развития солнечной энергетики

«Приручить» солнце пытались еще во времена Архимеда. Дот наших дней дожила легенда о сжигании кораблей с помощью огромного зеркала – сфокусированный луч жители Сиракузы направили на флот противника.

В истории развития солнечной энергетики имеются факты об использовании энергии солнц:

• для обогрева каменных дворцов;
• выпаривания морской воды с целью получения соли.

Водонагреватели стали совершеннее, когда Лавуазье применил линзу для концентрации инфракрасных лучей. Так удавалось плавить чугун. Позже французы стали использовать нагретую до состояния пара воду для механического привода к печатному оборудованию. О перспективах солнечной энергетики ученые заговорили после создания полупроводников. На их базе были созданы первые фотоэлементы.

Развитие отрасли в России

Пока другие страны переходят на альтернативную энергетику, в России продолжают использовать старинные методы. Электричество вырабатывают, сжигая нефть, уголь и газ. Чтобы понять масштаб отставания, достаточно сравнить 2 страны — Германию и Россию. В первой на солнечную генерацию приходится 20% всего энергобаланса, во второй — менее 0,03%. Отчасти это обусловлено тем, что Российские предприниматели вынуждены думать в первую очередь о рентабельности, а только потом — о пользе для населения. Ведь использование газа в краткосрочной перспективе обходится дешевле. Долгосрочные инвестиции в современные технологии представляются рискованными, поэтому не находится желающих вкладывать средства в строительство солнечных электростанций.

Ещё одна причина — низкий уровень солнечного излучения в наиболее развитых регионах, к которым относятся ленинградская и Московская области. В этом отношении перспективнее регионы, расположенные в южной части страны. Так, в Оренбургской области работает Орская СЭС. Её мощность составляет 25 МВт. В конструкцию входят 100 тыс. модулей. Станция построена и введена в эксплуатацию в 2015 году. Инвестор и владелец — ПАО «Т Плюс». Все солнечные модули российского производства. Чтобы их установить, понадобилось 33 тыс. свай. Площадь, на которой располагается станция, составляет 70 га.

В Крыму находится СЭС Перово — самая мощная станция. Она состоит из 440 тыс. фотоэлектрических модулей, суммарно выдающих 105 МВт. На площади, которую занимает станция, могли бы разместиться 259 футбольных полей. В Крыму работают ещё около 10 станций различной мощности. Вся энергия, вырабатываемая ими, уходит на собственные нужды республики.

СЭС Перово

В России планируется построить несколько СЭС, за счёт которых доля солнечной энергии должна увеличиться до 1%. Предполагается, что строительство 4 крупных станций завершится в 2020 году. Следовательно, развитие солнечной энергетики в стране всё же началось, хотя идёт оно пока медленными темпами. Есть основания полагать, что в будущем этот способ выработки электричества займёт достойное место наряду с остальными.

Сколько служат солнечные батареи?

Срок службы солнечных батарей

Производители часто указывают срок эксплуатации – 20-30 лет (в среднем -25 лет). На протяжении указанного периода устройство может работать без потери мощности, сбоев. Однако это не значит, что по окончании данного срока модули перестанут функционировать. Это заблуждение, т. к. солнечные батареи могут служить намного дольше (до 60 и более лет, как первая из запущенных в эксплуатацию конструкций). Только в данном случае будет постепенно снижаться производительность. Но скорость развития этого процесса низкая. Так, за 10 лет батареи могут потерять не более 10% мощности.

При регулярной эксплуатации, максимальной нагрузке модули быстрее теряют свойства. Чтобы остановить этот процесс, а также увеличить срок службы устройства, рекомендуется придерживаться рекомендаций:

• обеспечение защиты фотоэлементов: необходимо снизить вероятность механического повреждения, солнечные батареи нужно устанавливать на участках, где риск падения деревьев нулевой, а также уровень воздействия ветровой нагрузки умеренный (что позволит исключить срыв ветром);
• установка на открытой местности ветрозаградительных конструкций;
• выполнение обслуживания, своевременная очистка модуля от сора.

В продаже есть также готовые комплекты – устанавливаются преимущественно для энергообеспечения частного жилья. Они состоят из батарей, силовой электроники. Длительность эксплуатации каждого из элементов, узлов разная. Так, батареи могут прослужить 2-15 лет, силовая электроника – до 20 лет.

Почему именно солнечная энергия ?

Многие люди уже не один раз убедились в том, насколько популярной среди большинства людей, стала электроэнергия, которую человек получает именно от нашего светила, солнца. И к тому же, отдельно необходимо напомнить о том, что стоимость такой электроэнергии намного ниже, нежели стандартная электрическая энергия, которая доставляется людям от атомных и тепловых электростанций. К тому же, электроэнергия которая получается именно от солнца, абсолютно не несет никакого вреда экологии, нежели вышеупомянутые электростанции.

Возьмем к примеру чернобыльскую АЭС, взрыв на которой нанес не только большой удар по карман государства, но и нанес невосполнимый вред как человеческому здоровью, так и нормальной жизни большинства людей который проживали не только возле очага взрыва, но и далеко за его пределами

Именно поэтому, человечество стареться полностью заменить стандартную электроэнергию, которая вырабатывается электростанциями, на такую которая не будет нести вреда человечеству. Свое глубокое применение солнечные батареи нашли в многих областях.

Именно поэтому, уже сейчас необходимо определиться с суммой денег, и постепенно переходить на солнечную энергетику. Но почему же, до сих пор солнечная энергетика не внедрена по максимуму и не заменило стандартную, если она настолько дешевая? В первую очередь, потому что большая часть людей думает, что для монтажа таких систем потребуется очень много денег, и сомневаться в ее эффективности, что как раз является просто огромным тормозом. Но это очень ошибочное мнение так как уже не раз было доказано, что практически каждый человек может позволить себе установить установку такого рода источника энергии.

Ведь уже сегодня можно наблюдать, что большая часть новых устройств, способна работать как от стандартного источника электроэнергии, так и от солнечных элементов. Что касается монтажа такого рода систем, то можете быть абсолютно уверены в том, что данную процедуру осуществлять специалисты в довольно короткое время, и скоро вы сможете безо всяких опасений испытать на себе преимущества солнечной энергии. В завершение, необходимо напомнить, что большая часть стран мира, отдают свое предпочтение именно солнечной энергетики, так как ученые доказали, что такой вид энергии, наиболее проще использовать по назначению, нежели получать электрическую энергию. Используя для этого другие источники.

Перспективы развития

Энергия Солнца на Земле неиссякаема. Это дает основания прочить постоянное развитие и продвижение технологий получения и переработки солнечной энергии, появление более эффективной аппаратуры, увеличение доли солнечной энергии в общем потреблении человечества. Статистика показывает, что за последние 10 лет в этом направлении сделан гигантский скачок, поэтому будущее у гелиоэнергетики во всех смыслах слова блестящее.

Распространение в России

Солнечная энергетика получает все более широкое распространение в разных странах и на разных континентах. Россия не является исключением из этой тенденции. Причиной более широкого распространения в последние годы стало:

• Развитие новых технологий, позволившее снизить стоимость оборудования;
• Желание людей иметь независимый источник энергии;
• Чистота производства получаемой энергии («зеленая энергетика»);
• Возобновляемый источник энергии.

Потенциалом для развития солнечной энергетики обладают южные районы нашей страны – республики Кавказа, Краснодарский и Ставропольский край, южные районы Сибири и Дальнего Востока. Районы различаются по инсоляции в течение суток и времени года, так для разных регионов поток солнечной радиации, в летний период, составляет:

По состоянию на начало 2017 года мощность работающих солнечных электростанций на территории России составляет 0,03% от мощности электростанции энергетической системы нашей страны. В цифрах – это составляет 75,2 МВт.

Источник

Преобразование солнечной энергии

Само собой после получения подобной энергии от солнца, её требуется перевести в определённое состояние. Происходит это потому, что в настоящее время технологии не способны удовлетворить потребности и нужды людей в потреблении больших количеств солнечной энергии. В виду этих факторов и были изобретены различные солнечные батареи и солнечный коллектор. Применяя первые, можно генерировать и получать электрическую энергию. Если же рассматривать коллекторы, то они предназначены для тепловой энергии.

Рассмотри наиболее востребованные способы преобразования энергии солнечного света:

• фотовольтаика;
• термовоздушная энергетика;
• гелиотермальная энергетика;
• с применением солнечных аэростатных электростанций.

Наибольшее распространение получил метод фотовольтаики. Данный метод состоит в использовании различных фотоэлектрических солнечных панелей. В простонародье получивших название солнечные батареи. При помощи них и происходит то самое преобразование солнечной в электроэнергию. Материалом, который используют при изготовлении подобных панелей, является кремний. Рабочая поверхность с толщиной не более одно милемметра.

Немного истории

Первые попытки использования энергии солнца для получения электричества были предприняты еще в середине двадцатого века. Тогда ведущие страны мира предпринимали попытки строительства эффективных термальных электростанций. Концепция термальной электростанции подразумевает использование концентрированных солнечных лучей для нагревания воды до состояния пара, который, в свою очередь, вращал турбины электрического генератора.

Поскольку, в такой электростанции использовалось понятие трансформации энергии, их эффективность была минимальной. Современные устройства напрямую преобразуют солнечные лучи в ток благодаря понятию фотоэлектрический эффект.

Современный принцип работы солнечной батареи был открыт еще в 1839 году физиком по имени Александр Беккерель. В 1873 году был изобретен первый полупроводник, который сделал возможным реализовать принцип работы солнечной батареи на практике.

Разновидности солнечных батарей

Существует несколько разновидностей фотоэлементов для солнечных батарей, которые отличаются между собой строением кристаллов кремния.

Выделяют три вида фотоэлементов:

• поликристаллические;
• монокристаллические;
• аморфные.

Первый вид панелей является более дешевым, но менее эффективным, поскольку, если кремний нанесен поликристаллическим способом, то электроны не могут двигаться прямолинейно.

Монокристаллические фотоэлементы отличаются максимальным КПД, который достигает 25 %. Стоимость таких батарей выше, но для получения 1 киловатта нужна существенно меньшая площадь фотоэлементов, чем при использовании поликристаллических панелей.

Из аморфного кремния изготавливают гибкие фотоэлементы, но их КПД самый низкий и составляет 4-6 %.

Развитие отрасли в современном мире

Ввиду повышения требований к экологичности используемых источников энергии в последнее время, солнечная индустрия стала активно набирать популярность в XXI веке. Сейчас многие электронные устройства и аппараты используют солнечные лучи либо в качестве основного источника, либо как дополнительный. Примером могут служить гибридные автомобили.

В 2015 году солнечный вид энергии занял третье место среди возобновляемых источников, после гидростанций и ветряных мельниц. Лидерами в этом направлении являются Германия, Китай, Япония и США. Так, в июне 2014 года в Германии благодаря использованию солнечных батарей удалось получить 50% всей электроэнергии, потребляемой страной в течение суток.

Таким образом, тема солнечной энергетики является актуальной в связи с частыми экономическими кризисами традиционных энергоресурсов и с учетом тяжелой экологической обстановки во многих регионах мира. Многие ученые считают энергию Солнца ближайшим будущим человеческой цивилизации.

Развитие селективных поверхностей.

Именно материалом поверхности солнечного коллектора определяется эффективность поглощения солнечного излучения. Первое практическое применение селективных поверхностей относится к 1959 году. Теоретическое обоснование использования селективных поверхностей появилось благодаря Ферри, Хоттелю и Верцу, которые в лабораторных условиях отмечали их потенциал. В 1948 году Харрис и его сотрудники обнаружили, что напыленное золото хорошо пропускает инфракрасное излучение, и почти не пропускает видимый свет.

Однако опираясь на теоретические уравнения при проектировании солнечных коллекторов достичь какого-либо значительного прироста в КПД не удавалось. Проверяя свои выкладки Хоттель и Верц обнаружили что одно из их уравнений было сильно неточным из-за низкой излучательной способности поверхности поглощения, которую они использовали. Они отметили что необходимо найти «идеальную» поверхность, и начали работу в этой области. Позже, во время симпозиума по солнечной энергетики в университете Висконсина (1953 г.) Дрейк заявил что, все это профанация, и таких поверхностей в природе не существует.

Команды Хоттеля и Верца возмутились поведением Американского ученого и сделали селективную поверхность из сульфида никеля и цинка на поверхности оцинкованного железа, покрытия наносились посредством гальваники. Такая поверхность имела коэффициент поглощения 0.92 и коэффициент излучения 0.1. Дрейк не давал дальнейших комментариев на этот счет.

Хоттель пошел дальше и разработал метод нанесения тонких частиц оксидов хрома. Система стабильно работала даже при нагреве до 620 ° C. Черный хром, синтетический материал, состоящий из металлического хрома и диэлектрического оксида хрома, считается лучшим и наиболее широко используемым материалом и на сегодняшний день. После этого селективные поверхности стали использоваться не только в пластинчатых коллекторах, но и концентраторах солнечной энергии. В случае зеркал особый интерес вызвала технология осаждения в вакууме фольги серебра или золота на стекло, коэффициент отражения составил 95%, а рабочая температура 300 ° C.

Где используют солнечную энергию?

Год за годом люди все более активно используют энергию солнца. Если еще пять лет тому назад ее использовали для подогрева воды на даче, например, то сейчас возобновляемый источник энергии используют повсеместно промышленные объекты, а также пользователи для освещения своих домов и подогрева воды.

Использование солнечной энергии — ключевые сферы:

• В аграрном хозяйстве: для электрообеспечения парников ангаров и т.п.
• На спортивных объектах: для электроснабжения.
• В медицинских учреждениях: для энергоснабжения и автономности от перепадов напряжения и плановых отключений электричества.
• В авиации и космической промышленности.
• Для уличного освещения в городах.
• Для электрификация отдаленных населенных пунктов.
• В жилых домах: для их электроснабжение, отопление и снабжение горячей водой.
• Для бытовых нужд.

Солнечные панели в авто — Honda Fit

Использование солнечной энергии: особенности

Для превращения излучаемого солнцем света в тепловую энергию используют пассивные и активные системы. Как их различать? Пассивные системы – это здания, которые построены с применением таких стройматериалов, которые максимально эффективно поглощают солнечную энергию. Активные же – это коллекторы, фотоэлементы и солнечные батареи.

Пассивные системы

Как уже упомянуто выше, это так называемые «солнечные здания». Их строят, учитывая особенности климатической зоны, в которой они расположены. Материалы, из которых они строятся, дают возможность использования всей солнечной энергии для освещения, обогрева, охлаждения помещений. Как жилых, так и промышленных. Что же это за материалы и технологии? Это изоляция, деревянный пол, поглощающий свет от поверхности, расположение здания фасадом к югу.

Построенные таким образом солнечные здания максимально используют солнечное излучение, к тому же довольно быстро окупаются, снижая энергозатраты пользователей. Счастливые обладатели таких домов становятся энергетически независимы, а также живут в экологически чистых условиях.

Активные системы

В данную подкатегорию входят коллекторы, солнечные батареи, аккумуляторы, насосы, трубопроводы для горячей воды и теплоснабжения. Их располагают на крышах или в подвалах.

Можно ли использовать солнечную энергию как вид автономного питания?

НА сегодняшний день активное развитие технологий дало возможность преобразовывать энергию Солнца в другие применяющиеся человеком виды. Как возобновляемый, общедоступный и бесплатный источник энергии солнечная энергия получила широкое распространение. И с каждым годом сфер, где применение гелиотермальной энергии является обыденным делом, становится все больше.

Сегодня используют энергию солнечного света в таких сферах:

• В сельском хозяйстве для отопления и электроснабжения различных хозяйственных построек таких, как теплицы, ангары и прочие.
• Для обеспечения электричества в медицинских центрах и зданий спортивного назначения.
• Для снабжения электроэнергией населенных пунктов.
• Для обеспечения более дешевого освещения на улицах городов.
• Для поддержания налаженной работы всех коммуникационных систем в жилых домах.
• Для ежедневных бытовых потребностей населения.

Все это говорит о том, что солнечная энергия в действительности может стать отличным источником питания практически в каждой сфере человеческой деятельности. Поэтому использовать солнечную энергию не только можно, но и нужно!

Что можно использовать в частном доме

Выработка электричества при помощи АЭС нужна не только для фирм и государства, но для частного дома. Имеются разные конструкции, которые вырабатывают электроэнергию нетрадиционным методом.

АЭС позволит вам сэкономить на счетах электричества, а кроме того, вы никогда не останетесь без света при отключении электричества.

Солнечные панели

Этот тип получения электроэнергии поможет получить электричество для дома. Для приобретения этого устройства вам необходимо знать мощность и найти место для фиксирования. Эта покупка в скором времени окупиться и вы даже уйдете в плюс.

Солнечные коллекторы

Принцип действия этой конструкции следующий: она нагревается на солнце, затем направляет накопленное тепло к воде, и тем самым нагревает ее. В результате вы будете всегда иметь горячую воду, а также отопление в любое время.

Ветрогенераторы

Ветровые генераторы собирают энергию, которая будет впоследствии использоваться бытовыми изделиями. Как правило, устанавливают несколько сооружений, которые включаются по очереди в случае аварийного выключения другого.

Тепловые насосы

Прибор всегда нагревает дом до требуемой температуры

Многие оборудования оснащены кондиционером, что особенно важно в жаркую погоду. В роли источника электроэнергии могут применяться различные виды энергий

Производство биогаза

Изготовление биогаза в домашних условиях позволяет заменить использование традиционного топлива на недорогой аналог. Такую конструкцию можно изготовить своими руками или приобрести в магазине.

Мини гидроэлектростанция

Мини гидроэлектростанция — это маленькая станции, которая вырабатывает электричество для жилья.

Применяют это сооружения с целью главного или запасного источника электроэнергии. Переносные ГЭС хорошо подойдут для местностей, к которым трудно добраться.

Прочие возможности

Имеются и другие возможности для выработки электричества, но они обойдутся вам в значительную сумму. К примеру, водородные котлы, которые пришли на замену традиционному отоплению дома без выбросов вредных веществ. Тепло вырабатывается за счет прохождения хим. реакций между водородом и кислородом.

Солнечная энергия — общие понятия и принципы

Прежде всего, стоит отметить, что ресурсом для солнечной энергетики служит энергия солнечного света (солнечная энергия). Преобразовать которую можно либо в электрическую или же в тепловую энергию. Делается это при помощи специальных установок.

Исходя из расчётов учёных, можно сделать вывод, что за неделю на поверхность земли с солнца попадает такое количество энергии, которое в несколько раз превышает количество энергии вырабатываемой различными источниками на земле.

Несомненно, солнечная энергетика, это отрасль подающие большие надежды, но всё-таки она имеет две стороны медали.

С плюсами более или мене всё ясно. Это всеобщая доступность и неисчерпаемость ресурса. То к минусам стоит отнести такие аспекты как:

• относительная зависимость от условий погоды и времени суток;
• необходимость использовать аккумуляторы при получении солнечной энергии;
• дороговизна оборудования при эксплуатации;
• перепады температур в сторону повышения на поверхности установок для сбора энергии солнечного света.

Основной источник энергии

Природа мудро заботится о том, чтобы человечество получало от небесного светила его дары. Доставка к Земле солнечной энергии осуществляется путем передачи радиационных волн на поверхность материков и вод. Причем до нас из всего посылаемого спектра доходят только:

1. Ультрафиолетовые волны. Они невидимы для человеческого глаза и составляют примерно 2% в общем спектре.

2. Световые волны. Это примерно половина энергии Солнца, которая достигает поверхности Земли. Благодаря световым волнам человек видит все краски окружающего его мира.

3. Инфракрасные волны. Они составляют примерно 49% спектра и нагревают поверхность воды и суши. Именно эти волны и являются наиболее востребованными в вопросах использования энергии Солнца на Земле.

Минусы применения альтернативных источников энергии

• Непостоянство, зависимость от погодных условий и времени суток.
• Невысокий коэффициент полезного действия (за исключение водных источников энергии).
• Высокая стоимость
• Недостаточная единичная мощность установок.

4. Гидроэнергетическая энергия

Гидроэнергетика исходит из потенциальной энергии воды с водой, управляющей гидротурбиной и генератором.

Другим вариантом является использование кинетической энергии воды или неподготовленных источников, таких как приливная сила. Гидроэнергетика работает за счет использования гравитационного спуска реки, которая с давних пор сжимается в одном месте с плотиной или дном. Это создает место, где концентрированное давление и поток воды могут использоваться для вращения турбин или водяных колес для привода электрического генератора. Электрические генераторы, работающие от гидроэлектроэнергии, могут работать в обратном направлении в качестве двигателя, чтобы откачивать воду для последующего использования.

Плюсы

• Вода может накапливаться над плотиной и выпускаться в соответствии с пиками спроса. Поэтому, в отличие от других типов электростанций, гидроэлектростанции могут быстро увеличиваться до полной мощности.
• Электричество может генерироваться постоянно, потому что нет внешних сил, в отличие от других видов альтернативной энергии, которые влияют на доступность воды.
• Гидроэлектроэнергия не производит никаких отходов или загрязнений, поскольку нет никакой химической реакции на производство энергии.
• Вода, используемая для гидроэнергетики, может быть повторно использована.

The Cons

• Плотины могут быть очень дорогими для сборки.
• Необходимо обеспечить достаточный и достаточно мощный запас воды в этом районе для производства энергии.

Солнечные батареи

Что такое солнечная батарея? Давайте разбираться. Она состоит из модулей, которые принимают и преобразуют энергию солнца, в том числе тепловую. Батареи генерируют электрическую энергию постоянно либо аккумулируют ее для дальнейшего использования.Чаще всего используют солнечные батареи с помощью аккумуляторов – химических источников тока. Первое их применение зафиксировано в космическом спутнике.

Материалы

Для производства большинства батарей используют кремний, который стоит недешево. Потому первичная покупка влетит вам в копеечку, что впрочем, окупится за несколько лет. У солнечных батарей множество достоинств. Это простота конструкции батарей, легкость в установке, нетребовательность в обслуживании, долгая эксплуатация, эргономичность. Работают они от аккумуляторов. Главное, о чем не стоит забывать: они должны работать на открытых участках, не затемненных деревьями или зданиями. Также не рекомендуют забывать об очищении батарей от пыли и прочих загрязнений. При правильной эксплуатации солнечных батарей, они прослужат вам верой и правдой не один десяток лет. Энергию они вырабатывают как в течение светового дня, так и при пасмурных погодных условиях. Последнее время цена батарей неуклонно падает, что говорит про перспективы их использования.

Биотопливо

Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.

Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.

Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).

Третье поколение – биотопливо из водорослей.

Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.

Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.

Перспективы развития

Энергия Солнца на Земле неиссякаема. Это дает основания прочить постоянное развитие и продвижение технологий получения и переработки солнечной энергии, появление более эффективной аппаратуры, увеличение доли солнечной энергии в общем потреблении человечества. Статистика показывает, что за последние 10 лет в этом направлении сделан гигантский скачок, поэтому будущее у гелиоэнергетики во всех смыслах слова блестящее.

Распространение в России

Солнечная энергетика получает все более широкое распространение в разных странах и на разных континентах. Россия не является исключением из этой тенденции. Причиной более широкого распространения в последние годы стало:

• Развитие новых технологий, позволившее снизить стоимость оборудования;
• Желание людей иметь независимый источник энергии;
• Чистота производства получаемой энергии («зеленая энергетика»);
• Возобновляемый источник энергии.

Потенциалом для развития солнечной энергетики обладают южные районы нашей страны – республики Кавказа, Краснодарский и Ставропольский край, южные районы Сибири и Дальнего Востока.
Районы различаются по инсоляции в течение суток и времени года, так для разных регионов поток солнечной радиации, в летний период, составляет:

По состоянию на начало 2017 года мощность работающих солнечных электростанций на территории России составляет 0,03% от мощности электростанции энергетической системы нашей страны. В цифрах – это составляет 75,2 МВт.

Источники

• https://altenergiya.ru/sun/istochnik-solnechnoj-energii.html
• https://superresheba.by/resh/3299
• https://alter220.ru/solnce/solnechnaya-energiya.html
• https://akbinfo.ru/alternativa/solnechnaja-jenergija.html
• https://remont-system.ru/alternativnaya-energiya/primenenie-solnechnoy-energii-kak-alternativnogo-istochnika

Преобразование солнечной энергии в электроэнергию

Преобразование солнечной энергии в термовоздушной энергии происходит постепенно. Первый этап — это преобразование в энергию потока воздуха. Далее он направляется в турбогенератор.

Так же часто применяются аэростатные солнечные электростанции. Здесь генерирование пара воды происходит внутри самого аэростатного баллона.

Подобный эффект доступен для достижения посредством нагревания поверхности аэростата от солнечного света. На поверхность которого нанесено специальное покрытие обладающее селективно-поглощающим свойством. Основным преимуществом подобного способа является концентрация довольно внушительно объёма пара. Это позволяет работать станции в те моменты, когда по разным причинам генерация солнечной энергии не возможна. В ночное время или же когда не позволяют погодные условия.

Рассматривая принцип геотермальной энергии, нужно сразу отметить, что сам процесс так же крайне незамысловат. При попадании солнечных лучей на поверхность установки, происходит нагрев с дальнейшей фокусировкой и преображением принятого тепла в энергию.

Для понимания, приводим наиболее наглядный пример. Вода нагревается, а затем её можно подавать либо в отопительные батареи различных зданий, канализацию. Такой метод позволяет существенно снизить затраты газа и электроэнергии на подобные нужды. А в более крупных промышленных масштабах такой алгоритм уместен для получения электрической энергии, которую дают внушительные тепловые машины.

Минимизация потерь тепла из дома

В заключение этой статьи мы не можем не затронуть еще один важный аспект — минимизацию потерь тепла из дома. Ведь, очевидно, какими бы эффективными и современными не были источники энергии вашего дома, если он «дырявый как сито» — все труды будут напрасными, а экономия бюджета — минимальной.

Как же избавиться от потерь тепла? Поскольку мы уже ранее неоднократно писали на нашем портале Nedvio.com об энергоэффективности домов, различных утеплителях и пассивных технологиях строительства, рассмотрим эти факторы здесь кратко:

1. Улучшение теплоизоляции стен и кровли;
2. Выявление тепловых мостов и их устранение;
3. Замена окон и дверей на более теплоизолированные (предпочтительно с коэффициентом теплопередачи до 1,0 Вт / м²K);
4. Модернизация естественной механической вентиляции дома в систему с рекуперацией тепла;
5. Теплоизоляция труб и установка более эффективных бойлеров.

Разумеется, это далеко не все факторы. Вот наглядная схема того, куда может уходить тепло из вашего дома:

Если следовать данным рекомендациям и привести дом в порядок, вы уже с первых недель заметите, что дом станет более теплым, а счета за отопление и электричество станут меньше. Ну а использование альтернативных, возобновляемых источников энергии поможет достичь вам еще лучших показателей комфорта и эффективности вашего дома.

Преимущества и недостатки солнечной энергии

Преимущества

• Бесплатно. Одно из главных преимуществ энергии солнца – это отсутствие платы за неё. Солнечные панели делаются с использованием кремния, запасов которого достаточно много;
• Нет побочного действия. Процесс преобразования энергии происходит без шума, вредных выбросов и отходов, воздействия на окружающую среду. Этого нельзя сказать о тепловой, гидро и атомной энергетике. Все традиционные источники в той или иной мере наносят вред ОС;
• Безопасность и надёжность. Оборудование долговечное (служит до 30 лет). После 20─25 лет использования фотоэлементы выдают до 80 процентов от своего номинала;
• Рециркуляция. Солнечные панели полностью перерабатываются и могут быть снова использованы в производстве;
• Простота обслуживания. Оборудование довольно просто разворачивается и работает в автономном режиме;
• Хорошо адаптированы для использования в частных домах;
• Эстетика. Можно установить на крыше или фасаде здания не в ущерб внешнему виду;
• Хорошо интегрируются в качестве вспомогательных систем энергоснабжения.

Недостатки

• Эффективность зависит от времени суток и погоды. Нерентабельно использовать в высоких широтах;
• Требуется аккумулировать преобразованную энергию;
• Первоначальные вложения высокие. Особенно это ощутимо для обычных людей при покупке оборудования для частного дома;
• Периодически нужно делать очистку панелей от загрязнения;
• Для размещения требуется большая площадь;
• Некоторые фотоэлементы имеют в своём составе Pb, Cd, мышьяк, что усложняет и переработку.

Электричество из дерева

Если сжать древесину, а потом вернуть в исходное состояние, она вырабатывает электрическое напряжение — правда, очень низкое. Ученые из Швейцарии провели несколько экспериментов и в 2021 году сумели превратить древесину в мини-генератор.

Исследователи изменили химический состав древесины. Они поместили ее в смесь перекиси водорода и уксусной кислоты, растворили один из компонентов древесной коры — лигнин — и оставили только целлюлозу. В результате древесина превратилась в «губку», которая после сжатия самостоятельно возвращается в исходную форму. По словам ученых, такая губка генерирует электрическое напряжение в 85 раз выше, чем обычное дерево.

Так выглядит древесина после растворения лигнина

(Фото: САУ Nano / Empa)

Как это применять: пока исследователи проводят испытания получившегося материала. Они уже выяснили, что энергии 30 деревянных брусков длиной 1,5 см хватит для питания ЖК-дисплея.

Примеры использования энергии Солнца на Земле

Самым простым примером использования солнечной энергии является летний душ на даче, в котором вода нагревается благодаря Солнцу. Солнечная энергия сегодня используется в таких сферах жизнедеятельности, как:

• Энергоснабжение частных домов, пансионатов, санаториев;
• Энергоснабжение населённых пунктов, находящихся вдали от городской инфраструктуры;
• Сельское хозяйство;
• Космонавтика;
• Экотуризм;
• Уличное освещение, декоративная подсветка на дачных участках;
• Жилищно-коммунальное хозяйство;
• Зарядные устройства (зарядка калькуляторов, часов, мобильных гаджетов).

Еще недавно эти технологии применялись только в военной сфере и космонавтике. С помощью фотоэлементов на солнечных батареях снабжались энергией спутники и наземные специальные объекты.

Рис. 2. Космический аппарат с солнечными батареями.

Сейчас солнечная энергетика стала использоваться в быту и промышленном производстве. Сегодня часто можно встретить гелиосистемы в южных регионах. Чаще всего они используются в частном секторе, а также в мелком туристическом бизнесе (санатории, дома отдыха и т. п.).