Ставали ли сте участник в дискусии за алтернативна енергия? Почти всеки поне е чувал нещо за него. И мнозина дори имаха възможност да наблюдават слънчеви панели или вятърни паркове със собствените си очи. Сега развитието на тази сфера на енергоснабдяването е много важно за по-нататъшното комфортно съществуване на човечеството.

Тъй като почти сме изчерпали основната част от традиционните ресурси, като минералите, трябва да търсим по-трайни източници. Един такъв нетрадиционен източник на енергия е слънчевата енергия. Този ресурс е един от най-разпространените и лесно достъпни, тъй като има слънчева светлина в едно или друго количество във всяко кътче на нашата планета. Следователно разработките, свързани с акумулирането на слънчева енергия, започнаха доста отдавна и се провеждат активно и до днес.

Като източник на енергия слънчевата светлина е отлична алтернатива на традиционните ресурси. И при правилна употреба, той може да измести всички други енергийни ресурси в бъдеще.

За да намерите най ефективни методитрансформация на слънчевата енергия, учените трябваше да разберат какъв вид трансформация е източникът на слънчева енергия. За да се отговори на този въпрос, са проведени огромен брой експерименти и изследвания. Има различни хипотези за обяснение на този феномен. Но експериментално, в хода на дълги изследвания, беше доказано, че реакцията, по време на която водородът се превръща в хелий с помощта на въглеродни ядра, по този начин действа като основен източник на слънчева енергия.

Вече знаем, че водородът и хелият са източник на слънчева енергия, но самата слънчева енергия е източник за определени процеси. Всички земни природни процеси се извършват благодарение на енергията, получена от Слънцето.

Без слънчева радиация би било невъзможно:

  • Кръговратът на водата в природата. Поради влиянието на Слънцето водата се изпарява. Именно този процес стартира циркулацията на влагата на Земята. Повишаването и понижаването на температурата влияе върху образуването на облаци и валежите.
  • фотосинтеза. Процесът, при който се поддържа балансът на въглероден диоксид и кислород, образуват се веществата, необходими за развитието и растежа на растенията, също се случва с помощта на слънчева светлина.
  • Атмосферна циркулация. Слънцето влияе върху процесите на движение на въздушните маси и регулиране на топлината.

Слънчевата енергия е в основата на съществуването на живот на Земята. Но благоприятният му ефект не свършва дотук. За човечеството слънчевата енергия може да бъде полезна като алтернативен източник на енергия.

В момента активното развитие на технологиите направи възможно преобразуването на слънчевата енергия в други видове, използвани от човека. Като възобновяем енергиен източник, слънчевата енергия е широко разпространена и се използва активно, както в индустриален мащаб, така и на местно ниво в малки частни парцели. И всяка година има все повече области, където използването на слънчева топлинна енергия е нещо обичайно.

Днес слънчевата светлина като източник на енергия се използва:

  • В селското стопанство, за отопление и захранване на различни стопански постройки като оранжерии, хангари и други.
  • За осигуряване на електричество на медицински центровеи спортни сгради.
  • За електроснабдяване на населените места.
  • Да се ​​осигури по-евтино осветление на градските улици.
  • За поддържане на безпроблемната работа на всички комуникационни системи в жилищните сгради.
  • За ежедневните битови нужди на населението.

Въз основа на това виждаме, че слънчевата енергия всъщност може да се превърне в отличен източник на енергия в почти всяка област на човешката дейност. Следователно, продължаващите изследвания в тази индустрия могат да променят обичайното текущо съществуване в корените.

Днес, благодарение на различни разработки и методи, слънчевата енергия като алтернативен енергиен източник може да се преобразува и акумулира. различни начини. Сега има системи за активно използване на слънчевата енергия и пасивни системи. Каква е тяхната същност?

  • Пасивните (избор на строителни материали и проектиране на помещения за максимално използване на слънчевата енергия) са насочени най-вече към използването на пряка слънчева енергия. Пасивните системи са сгради, чието проектиране е извършено по такъв начин, че да получават възможно най-много светлина и топлинна енергия от Слънцето.
  • Активните (фотоволтаични системи, слънчеви електроцентрали и колектори) от своя страна означават реално преработка на получената слънчева енергия в други видове, необходими на човека.

И двата вида такива системи се използват в определени случаи, в зависимост от нуждите, които трябва да задоволят. Независимо дали става въпрос за изграждане на екологично чиста соларна къща или инсталиране на колектор на обекта, това при всички случаи ще даде своя резултат и ще бъде печеливша инвестиция.

Какво е слънчева електроцентрала? Това е специално организирана инженерна структура, благодарение на която протичат процесите на преобразуване на слънчевата радиация за по-нататъшно производство на електроенергия. Дизайнът на такива станции може да бъде напълно различен в зависимост от това кой метод на обработка ще се използва.

Разновидности на слънчеви електроцентрали:

  • SES, в основата на чиято конструкция е кулата.
  • Станцията, която се изгражда тип плоча.
  • Въз основа на работата на фотоволтаични модули.
  • Станции, работещи с използване на параболични концентратори.
  • С двигателя Sterling, взет за основа на работата.
  • Аеростатни станции.
  • Електрически централи от комбиниран тип.

Както виждаме, слънчевата електроцентрала като източник на енергия отдавна е престанала да бъде част от утопичните научно-фантастични романи и се използва активно по целия свят за задоволяване на енергийните нужди на обществото. Има ясни предимства и недостатъци в нейната работа. Но техният правилен баланс позволява да се получи желаният резултат.

Плюсове и минуси на слънчевите електроцентрали

Предимства:

  • Слънчевата енергия е възобновяем енергиен източник. В същото време е общодостъпен и безплатен.
  • Слънчевите инсталации са доста безопасни за използване.
  • Такива електроцентрали са напълно автономни.
  • Те са икономични и имат бърз период на изплащане. Основните разходи възникват само за необходимото оборудване и изискват минимални инвестиции в бъдеще.
  • Друга отличителна черта е стабилността в работата. В такива станции практически няма пренапрежения.
  • Те не са причудливи в поддръжката и са доста лесни за използване.
  • Също така за SPP оборудването е характерен характерен дълъг период на работа.

недостатъци:

  • Като източник на енергия слънчевата система е много чувствителна към климата, метеорологичните условия и времето на деня. Такава електроцентрала няма да работи ефективно и продуктивно през нощта или в облачен ден.
  • По-ниска производителност в географски ширини със силни сезони. Те са най-ефективни в райони, където броят на слънчевите дни в годината е най-близо до 100%.
  • Много висока и недостъпна цена на оборудване за соларни инсталации.
  • Необходимостта от периодично почистване на панели и повърхности от замърсяване. В противен случай се абсорбира по-малко радиация и производителността пада.
  • Значително повишаване на температурата на въздуха в електроцентралата.
  • Необходимостта от използване на терена с огромна площ.
  • Допълнителни трудности в процеса на изхвърляне на компоненти на инсталацията, по-специално фотоклетки, след края на техния експлоатационен живот.

Както във всяка промишлена област, обработката и преобразуването на слънчева енергия има своите силни и слаби страни. Много е важно предимствата да покриват недостатъците, в който случай работата ще бъде оправдана.

Днес повечето от разработките в тази индустрия са насочени към оптимизиране и подобряване на функционирането и използването на съществуващи методи и към разработване на нови, които са по-безопасни и по-продуктивни.

Слънчевата енергия е енергията на бъдещето

Колкото по-напред напредва нашето общество в своето техническо развитие, толкова повече източници на енергия могат да бъдат необходими с всеки нов етап. Но традиционните ресурси стават все по-малко, а цената им расте. Затова хората започнаха да мислят по-активно за алтернативни варианти за доставка на енергия. Тук на помощ идват възобновяемите източници. Енергията на вятъра, водата или слънцето е нов кръг, който позволява на обществото да продължи да се развива, снабдявайки го с необходимите ресурси.

Хората вече не могат да си представят живота без електричество и всяка година нуждата от енергия нараства все повече и повече, докато запасите от енергийни ресурси като нефт, газ, въглища бързо намаляват. Човечеството няма други възможности освен използването на алтернативни източници на енергия. Един от начините за генериране на електричество е преобразуването на слънчевата енергия с помощта на фотоволтаични клетки. Хората научиха, че е възможно да се използва енергията на слънцето сравнително отдавна, но започнаха да я развиват активно едва през последните 20 години. пер последните годиничрез непрекъснато проучване, използване най-новите материалии креативни дизайнерски решения са успели значително да увеличат производителността на слънчевите панели. Мнозина вярват, че в бъдеще човечеството ще може да се откаже от традиционните методи за производство на електроенергия в полза на слънчевата енергия и да я получи с помощта на слънчеви електроцентрали.

слънчева енергия

Слънчевата енергия е един от източниците за производство на електроенергия по нетрадиционен начин, поради което принадлежи към алтернативните източници на енергия. Слънчевата енергия използва слънчевата радиация и я преобразува в електричество или други форми на енергия. Слънчевата енергия е не само екологично чист източник на енергия, т.к при преобразуването на слънчевата енергия не се отделят вредни странични продукти, но енергията на слънцето все още е самовъзстановяващ се източник на алтернативна енергия.

Как работи слънчевата енергия

Теоретично не е трудно да се изчисли колко енергия може да се получи от потока слънчева енергия, отдавна е известно, че след като измине разстоянието от Слънцето до Земята и падне върху повърхност от 1 m² под ъгъл 90 °, слънчевият поток на входа на атмосферата носи енергиен заряд, равен на 1367 W / m², това е така наречената слънчева константа. Това е идеално за идеални условиякоето, както знаем, е почти невъзможно да се постигне. Така след преминаване през атмосферата максималният поток, който може да се получи на екватора, ще бъде 1020 W / m², но средната дневна стойност, която можем да получим, ще бъде 3 пъти по-малка поради смяната на деня и нощта и промяната в ъгъла на падане на слънчевия поток. А в умерените ширини промяната на сезоните се добавя към смяната на деня и нощта, а с нея и промяната в продължителността на дневните часове, следователно в умерените ширини количеството получена енергия ще бъде намалено още 2 пъти.

Разработване и разпространение на слънчева енергия

Както всички знаем, през последните няколко години развитието на слънчевата енергия набира скорост всяка година, но нека се опитаме да проследим динамиката на развитие. През 1985 г. слънчевата енергия в света беше само 0,021 GW. През 2005 г. те вече са били 1656 GW. 2005 г. се счита за повратна точка в развитието на слънчевата енергия, от тази година хората започнаха да се интересуват активно от изследванията и развитието на електрически системи, захранвани от слънчева енергия. Освен това динамиката не оставя съмнение (2008-15,5 GW, 2009-22,8 GW, 2010-40 GW, 2011-70 GW, 2012-108 GW, 2013-150 GW, 2014-203 GW). Страните от Европейския съюз и САЩ държат палмата в използването на слънчева енергия, като само в САЩ и Германия в производствената и оперативната сфера са заети над 100 хиляди души. Също така Италия, Испания и, разбира се, Китай могат да се похвалят с постиженията си в развитието на слънчевата енергия, която, ако не е лидер в работата на слънчеви клетки, е начинът, по който производителят на фотоволтаични клетки увеличава производствените темпове от година на година година.

Предимства и недостатъци на използването на слънчева енергия

Предимства: 1) екологичност - не замърсява околната среда; 2) наличност - слънчевите клетки се предлагат в търговската мрежа не само за промишлена употреба, но и за създаване на частни мини слънчеви електроцентрали; 3) неизчерпаемост и самовъзобновяемост на енергийния източник; 4) постоянно намаляващите разходи за производство на електроенергия.
недостатъци: 1) въздействието върху производителността на метеорологичните условия и времето на деня; 2) за пестене на енергия е необходимо да се натрупва енергия; 3) по-ниска производителност в умерените ширини поради смяната на сезоните; 4) значително нагряване на въздуха над слънчевата централа; 5) необходимостта от периодично почистване на повърхността на фотоклетките от замърсяване и това е проблематично поради огромните площи, заети от инсталирането на фотоклетки; 6) можем също да говорим за относително високата цена на оборудването, въпреки че разходите намаляват всяка година, засега няма нужда да говорим за евтина слънчева енергия.

Перспективи за развитие на слънчевата енергетика

Днес се предсказва голямо бъдеще за развитието на слънчевата енергия, всяка година се изграждат все повече и повече нови слънчеви електроцентрали, които удивляват със своя мащаб и технически решения. Също така научните изследвания, насочени към повишаване на ефективността на фотоклетките, не спират. Учените са изчислили, че ако сушата на планетата Земя е покрита с 0,07%, при ефективност на фотоволтаичните клетки 10%, тогава ще има достатъчно енергия за повече от 100% от всички нужди на човечеството. Към днешна дата вече се използват слънчеви клетки с ефективност от 30%. Според данните от изследванията е известно, че амбициите на учените обещават да го доведат до 85%.

Слънчеви електроцентрали

Слънчевите електроцентрали са структури, чиято задача е да преобразуват потоците от слънчева енергия в електрическа енергия. Големината на слънчевите електроцентрали може да бъде различна, варираща от частни мини електроцентрали с няколко слънчеви панела до огромни, покриващи площи над 10 km².

Какво представляват слънчевите електроцентрали

От изграждането на първите слънчеви електроцентрали е минало доста време, през което са реализирани много проекти и са приложени много интересни дизайнерски решения. Обичайно е всички слънчеви електроцентрали да се разделят на няколко вида:
1. Слънчеви кули.
2. Слънчеви електроцентрали, където слънчевите панели са слънчеви клетки.
3. Тарелковидни слънчеви електроцентрали.
4. Параболични слънчеви електроцентрали.
5. Слънчеви електроцентрали от слънчево-вакуумен тип.
6. Слънчеви електроцентрали от смесен тип.

Слънчеви кули

Много често срещан тип дизайн на електроцентрали. Това е висока кула, на върха на която има резервоар с вода, боядисан в черно, за да привлича по-добре отразената слънчева светлина. Около кулата в кръг са разположени големи огледала с площ над 2 m², всички те са свързани с единна система за управление, която следи промяната в ъгъла на огледалата, така че винаги да отразяват слънчевата светлина и да я насочват право до резервоара за вода, разположен на върха на кулата. Така отразената слънчева светлина загрява вода, която образува пара, след което тази пара се изпомпва към турбогенератор, където се генерира електричество. Температурата на нагряване на резервоара може да достигне 700 °C. Височината на кулата зависи от размера и мощността на слънчевата централа и по правило започва от 15 м, като височината на най-голямата днес е 140 м. Този тип слънчева централа е много разпространена и е предпочитана от много страни заради високата си ефективност от 20%.

Слънчеви електроцентрали тип фотоклетка

Фотоволтаичните клетки (слънчеви панели) се използват за преобразуване на слънчевата радиация в електричество. Този тип електроцентрала стана много популярен поради възможността за използване на слънчеви панели в малки блокове, което позволява използването на слънчеви панели за осигуряване на електричество както на частни къщи, така и на големи промишлени съоръжения. Освен това ефективността нараства всяка година и днес вече има фотоклетки с ефективност от 30%.

Параболични слънчеви електроцентрали

Този тип слънчева електроцентрала изглежда като огромни сателитни антени, чиято вътрешност е покрита с огледални плочи. Принципът, по който се осъществява преобразуването на енергията, е подобен на кулостанциите с малка разлика, параболичната форма на огледалата определя, че слънчевите лъчи, отразени от цялата повърхност на огледалото, се концентрират в центъра, където се намира приемникът с течност, която се нагрява, образувайки пара, която от своя страна се върти и е движещата сила за малки генератори.

Дискови слънчеви електроцентрали

Принципът на работа и методът на генериране на електроенергия е идентичен със слънчевите електроцентрали от кулов и параболичен тип. Единствената разлика са характеристиките на дизайна. На стационарна конструкция, която прилича малко на гигантско метално дърво, на което са окачени кръгли плоски огледала, които концентрират слънчевата енергия върху приемника.

Слънчеви електроцентрали от слънчево-вакуумен тип

Това е много необичаен начинизползване на слънчева енергия и температурна разлика. Конструкцията на електроцентралата се състои от парче земя, покрито със стъклен покрив кръгла формас кула в центъра. Кулата е куха отвътре, в основата й има няколко турбини, които се въртят поради въздушния поток, произтичащ от температурната разлика. Чрез стъкления покрив слънцето загрява земята и въздуха вътре в сградата, а сградата комуникира с външната среда чрез тръба и тъй като външната температура на въздуха е много по-ниска, се създава въздушна тяга, която се увеличава с температурата разлика. Така през нощта турбините генерират повече електроенергия, отколкото през деня.

Смесени слънчеви електроцентрали

Това е, когато слънчеви електроцентрали от определен тип се използват като спомагателни елементи, например слънчеви колектори за осигуряване на обекти с топла вода и топлина, или е възможно да се използват секции от фотоклетки едновременно в електроцентрала тип кула.

Слънчевата енергия се развива с високи темпове, хората най-после сериозно се замислиха за алтернативни източници на енергия, за да предотвратят неизбежно задаващата се енергийна криза и екологична катастрофа. Въпреки че лидери в слънчевата енергия все още са САЩ и Европейския съюз, всички останали световни сили постепенно започват да възприемат и използват опита и технологиите за производство и използване на слънчеви електроцентрали. Няма съмнение, че рано или късно слънчевата енергия ще стане основният източник на енергия на Земята.

През последните години учените са особено заинтересовани от алтернативните източници на енергия. Нефтът и газът рано или късно ще свършат, така че трябва да мислим как ще оцелеем в тази ситуация сега. Вятърните мелници се използват активно в Европа, някой се опитва да извлича енергия от океана и ще говорим за слънчева енергия. В крайна сметка една звезда, която виждаме в небето почти всеки ден, може да ни помогне да спасим и подобрим екологичната ситуация. Стойността на слънцето за Земята е трудно да се надценява - то дава топлина, светлина и позволява на целия живот на планетата да функционира. Така че защо да не намерим друго приложение за него?

Малко история

В средата на 19 век физикът Александър Едмон Бекерел открива фотоволтаичния ефект. И в края на века Чарлз Фритс създава първото устройство, способно да преобразува слънчевата енергия в електричество. За целта е използван селен, покрит с тънък слой злато. Ефектът беше слаб, но това изобретение често се свързва с началото на ерата на слънчевата енергия. Някои учени не са съгласни с тази формулировка. Те наричат ​​основател на ерата на слънчевата енергия световноизвестния учен Алберт Айнщайн. През 1921 г. получава Нобелова награда за обяснение на законите на външния фотоелектричен ефект.

Изглежда, че слънчевата енергия е обещаващ начин за развитие. Но за навлизането му във всеки дом има много пречки – най-вече икономически и екологични. Каква е цената на слънчевите панели, каква вреда могат да причинят на околната среда и какви други начини за генериране на енергия ще разберем по-долу.

Методи за натрупване

Най-спешната задача, свързана с опитомяването на слънчевата енергия, е не само нейното получаване, но и нейното натрупване. И това е най-трудното. В момента учените са разработили само 3 начина за пълно укротяване на слънчевата енергия.

Първият се основава на използването на параболично огледало и е малко като игра с лупа, която е позната на всички от детството. Светлината преминава през лещата, събирайки се в една точка. Ако поставите лист хартия на това място, той ще светне, защото температурата на кръстосаните слънчеви лъчи е невероятно висока. Параболичното огледало е вдлъбнат диск, наподобяващ плитка купа. Това огледало, за разлика от лупата, не пропуска, а отразява слънчевата светлина, събирайки я в една точка, която обикновено е насочена към черна тръба с вода. Този цвят се използва, защото най-добре абсорбира светлината. Водата в тръбата се нагрява от слънчевите лъчи и може да се използва за производство на електричество или за отопление на малки къщи.

плосък нагревател

Този метод използва напълно различна система. Приемникът на слънчева енергия изглежда като многослойна структура. Принципът на неговата работа изглежда така.

Преминавайки през стъклото, лъчите попадат върху потъмнелия метал, който, както знаете, поглъща по-добре светлината. Слънчевата радиация се превръща и загрява водата, която е под желязната плоча. Освен това всичко се случва както в първия метод. Загрятата вода може да се използва както за отопление на помещения, така и за производство на електрическа енергия. Вярно е, че ефективността на този метод не е толкова висока, че да се използва навсякъде.

По правило получената по този начин слънчева енергия е топлина. За получаване на електричество третият метод се използва много по-често.

Слънчеви клетки

Преди всичко ние познаваме точно този начин за получаване на енергия. Това включва използването на различни батерии или слънчеви панели, които могат да бъдат намерени на покривите на много модерни къщи. Този метод е по-сложен от описания по-рано, но е много по-обещаващ. Именно той дава възможност на слънцето да произвежда електричество в индустриален мащаб.

Специални панели, предназначени за улавяне на лъчи, са направени от обогатени силициеви кристали. Слънчевата светлина, падаща върху тях, избива електрона от орбита. Друг веднага се стреми да заеме мястото му, като по този начин се получава непрекъсната движеща се верига, която създава течение. Ако е необходимо, веднага се използва за осигуряване на устройства или се натрупва под формата на електричество в специални батерии.

Популярността на този метод е оправдана от факта, че ви позволява да получите повече от 120 вата само от един квадратен метър слънчеви панели. В същото време панелите имат относително малка дебелина, което им позволява да бъдат поставени почти навсякъде.

Видове силиконови панели

Има няколко вида слънчеви панели. Първите са направени с помощта на монокристален силиций. Ефективността им е около 15%. Тези са най-скъпите.

Ефективността на елементите от поликристален силиций достига 11%. Те струват по-малко, тъй като материалът за тях се получава по опростена технология. Третият тип е най-икономичен и има минимална ефективност. Това са панели, изработени от аморфен силиций, тоест некристален. В допълнение към ниската ефективност, те имат друг съществен недостатък - крехкост.

Някои производители използват и двете страни на слънчевия панел за повишаване на ефективността – задната и предната. Това ви позволява да улавяте светлина в големи обеми и увеличава количеството получена енергия с 15-20%.

местни производители

Слънчевата енергия на Земята става все по-разпространена. Дори у нас имат интерес да изучават този бранш. Въпреки факта, че развитието на алтернативната енергия в Русия не е много активно, са постигнати известни успехи. В момента няколко организации се занимават със създаването на панели за слънчева енергия - главно научни институти от различни видове и заводи за производство на електрическо оборудване.

  1. НПФ "Кварк"
  2. АД "Ковровски механичен завод"
  3. Всеруски изследователски институт по електрификация на селското стопанство.
  4. НПО по машиностроене.
  5. ВИЕН АД.
  6. АД "Рязански завод за металокерамични изделия".
  7. AOOT Правдински експериментален завод за източници на енергия "Позит".

Това е само малка част от предприятията, които активно участват в развитието на алтернативата

Влияние върху околната среда

Отказът от въглища и петролни източници на енергия е свързан не само с факта, че тези ресурси рано или късно ще се изчерпят. Факт е, че те силно вредят на околната среда - замърсяват почвата, въздуха и водата, допринасят за развитието на заболявания при хората и намаляват имунитета. Ето защо алтернативните източници на енергия трябва да бъдат безопасни от екологична гледна точка.

Силицият, който се използва за производството на фотоволтаични клетки, сам по себе си е безопасен естествен материал. Но след почистване остават отпадъци. Те могат да навредят на хората и околната среда, ако се използват неправилно.

В допълнение, в зона, изцяло пълна със слънчеви панели, естественото осветление може да бъде нарушено. Това ще доведе до промени в съществуващата екосистема. Но като цяло въздействието върху околната среда на устройствата, предназначени за преобразуване на слънчева енергия, е минимално.

Икономика

Най-големите разходи са свързани с високата цена на суровините. Както вече разбрахме, специални панели се създават с помощта на силиций. Въпреки факта, че този минерал е широко разпространен в природата, има големи проблеми, свързани с извличането му. Факт е, че силицият, който съставлява повече от една четвърт от масата на земната кора, не е подходящ за производството на слънчеви клетки. За тези цели е подходящ само най-чистият материал, получен по промишлен метод. За съжаление е изключително проблематично да се получи най-чистият силиций от пясък.

По цена този ресурс е сравним с урана, използван в атомните електроцентрали. Ето защо цената на слънчевите панели в момента остава на доста високо ниво.

Съвременни технологии

Първите опити за опитомяване на слънчевата енергия се появиха отдавна. Оттогава много учени са активно ангажирани в търсенето на най-ефективното оборудване. Тя трябва да бъде не само рентабилна, но и компактна. Неговата ефективност трябва да се стреми към максимум.

Първите стъпки към идеалното устройство за приемане и преобразуване на слънчева енергия са направени с изобретяването на силиконовите батерии. Разбира се, цената е доста висока, но панелите могат да бъдат поставени на покриви и стени на къщи, където няма да притесняват никого. А ефективността на такива батерии е неоспорима.

Но По най-добрия начинувеличаване на популярността на слънчевата енергия - направете я по-евтина. Германски учени вече предложиха замяна на силиций със синтетични влакна, които могат да бъдат интегрирани в плат или други материали. Ефективността на такава слънчева батерия не е много висока. Но една риза, осеяна със синтетични влакна, може поне да осигури електричество на смартфон или плейър. Активно се работи и в областта на нанотехнологиите. Вероятно те ще позволят на слънцето да стане най-популярният източник на енергия през този век. Специалистите от Scates AS от Норвегия вече заявиха, че нанотехнологиите ще намалят цената на слънчевите панели 2 пъти.

Слънчева енергия за дома

Самостоятелното жилище е мечтата на мнозина: няма зависимост от централизирано отопление, няма проблеми с плащането на сметки и няма вреда за околната среда. Вече много страни активно строят жилища, които консумират само енергия, получена от алтернативни източници. Ярък пример е така наречената слънчева къща.

В процеса на изграждане ще изисква повече инвестиции от традиционния. Но от друга страна, след няколко години експлоатация всички разходи ще се изплатят - няма да се налага да плащате за отопление, топла вода и електричество. В една слънчева къща всички тези комуникации са свързани със специални фотоволтаични панели, поставени на покрива. Освен това получените по този начин енергийни ресурси не само се изразходват за текущи нужди, но и се натрупват за използване през нощта и при облачно време.

В момента строителството на такива къщи се извършва не само в страни близо до екватора, където е най-лесно да се получи слънчева енергия. Построени са и в Канада, Финландия и Швеция.

Предимства и недостатъци

Развитието на технологии, които позволяват използването на слънчевата енергия навсякъде, може да бъде по-активно. Но има определени причини, поради които това все още не е приоритет. Както казахме по-горе, по време на производството на панели се отделят вещества, вредни за околната среда. В допълнение, готовото оборудване съдържа галий, арсен, кадмий и олово.

Необходимостта от рециклиране на фотоволтаични панели също повдига много въпроси. След 50 години експлоатация те ще станат неизползваеми и ще трябва да бъдат унищожени по някакъв начин. Ще нанесе ли огромна вреда на природата? Трябва също така да се има предвид, че слънчевата енергия е непостоянен ресурс, чиято ефективност зависи от времето на деня и времето. И това е съществен недостатък.

Но има и предимства, разбира се. Слънчевата енергия може да се добива почти навсякъде на Земята, а оборудването за нейното производство и преобразуване може да бъде достатъчно малко, за да се побере на гърба на смартфон. По-важното е, че това е възобновяем ресурс, тоест количеството слънчева енергия ще остане непроменено поне още хиляда години.

перспективи

Развитието на технологиите в областта на слънчевата енергия трябва да доведе до намаляване на разходите за създаване на елементи. Вече се появяват стъклени панели, които могат да се монтират на прозорци. Развитието на нанотехнологиите направи възможно изобретяването на боя, която ще се пръска върху слънчеви панели и може да замени слоя силиций. Ако цената на слънчевата енергия наистина падне няколко пъти, нейната популярност също ще нарасне многократно.

Създаването на малки панели за индивидуално ползване ще позволи на хората да използват слънчевата енергия във всяка среда – у дома, в колата или дори извън града. Благодарение на тяхното разпределение натоварването на централизираната електрическа мрежа ще намалее, тъй като хората ще могат да зареждат малка електроника сами.

Експертите на Shell вярват, че до 2040 г. около половината от световната енергия ще бъде генерирана от възобновяеми източници. Вече в Германия потреблението на слънчева енергия нараства активно, а мощността на батерията е повече от 35 гигавата. Япония също активно развива тази индустрия. Тези две страни са лидери в потреблението на слънчева енергия в света. Съединените щати вероятно ще се присъединят скоро.

Други алтернативни източници на енергия

Учените не спират да озадачават какво друго може да се използва за производство на електричество или топлина. Нека дадем примери за най-обещаващите алтернативни източници на енергия.

Вятърните мелници вече могат да бъдат намерени в почти всяка страна. Дори по улиците на много руски градове са инсталирани фенери, които се захранват с електричество от вятърна енергия. Със сигурност цената им е над средната, но с течение на времето те ще компенсират тази разлика.

Преди доста време беше изобретена технология, която ви позволява да получавате енергия, като използвате разликата в температурите на водата на повърхността на океана и на дълбочина. Китай активно ще развива това направление. През следващите години край бреговете на Средното кралство те ще построят най-голямата електроцентрала, работеща по тази технология. Има и други начини за използване на морето. Например в Австралия планират да създадат електроцентрала, която генерира енергия от силата на теченията.

Има много други или топлина. Но на фона на много други варианти слънчевата енергия е наистина обещаващо направление в развитието на науката.

слънчева енергияе енергията, произведена от слънцето под формата на топлина и светлина. Това е един от най-възобновяемите и леснодостъпни енергийни източници. Фактът, че слънчевата светлина и топлина са достъпни безплатно, в изобилие и не принадлежат на никого, го прави един от най-важните алтернативни източници на енергия. Слънчевата енергия се използва от хората от древни времена - според легендата великият гръцки учен Архимед използвал система от огледала, за да изгори вражеската флота, обсаждаща Сиракуза.

Светлинната енергия може да се използва за преобразуване в топлинна или електрическа енергия. С помощта на слънчева фотоволтаична клетка слънчевата радиация се преобразува в постоянен ток, който се използва за захранване на часовници, калкулатори или светофари. Топлинната слънчева енергия може да се използва за захранване на различни устройства.

Пасивни и активни соларни системи

Най-общо, в зависимост от това как се събира и използва слънчевата енергия, слънчевите енергийни системи могат да бъдат разделени на активни и пасивни. Активните слънчеви системи използват механично и електрическо оборудване като слънчеви клетки, слънчеви топлинни колектори, помпи и вентилатори за преобразуване на слънчевата енергия в топлина. В пасивните слънчеви системи няма механично оборудване, прозорци, стени, дървета, самата ориентация на сградата и други прости методи за насочване и улавяне на слънчева светлина и топлина се използват за преобразуване на слънчевата енергия в топлинна енергия. Пасивното слънчево отопление е чудесен начин за пестене на енергия и максимално използване. Кола в горещ летен ден е пример за пасивно слънчево отопление.

Влияние върху околната среда

Въпреки че слънчевата енергия е възобновяем ресурс и се счита за един от най-чистите налични източници на енергия, тя все пак оказва влияние върху околната среда. За генериране на електроенергия от слънчева енергия се използват фотоволтаични клетки, които използват силиций, чието производство е свързано с производството на отпадъци. Неправилното управление на тези материали може да доведе до риск от опасни ефекти за хората и околната среда. Може да е необходима голяма площ за инсталиране на слънчеви електроцентрали, а екранирането на земната повърхност може да засегне съществуващите екосистеми. Въпреки това, когато се преобразува в електричество, слънчевата енергия не замърсява въздуха, а самата слънчева енергия идва на земята в изобилие, особено в горещите страни.

Бъдещето на слънчевата енергия

В бъдеще, благодарение на новите разработки, които трябва да доведат до по-ниски разходи и по-висока ефективност, соларната технология ще бъде много по-важна, отколкото е сега. Има все повече соларни зарядни за мобилни устройства, което всъщност е много удобно. По света все повече и повече архитекти строят с активни и пасивни соларни системи и се учат как да ги вграждат в строителни конструкции. В някои области, от икономическа гледна точка, слънчевите системи за гореща вода могат да се конкурират с конвенционалните системи.

Shell прогнозира, че до 2040 г. 50% от световната енергия ще идва от възобновяеми източници. Германия и Япония, благодарение на добри финансови стимули, станаха световни лидери в областта на слънчевата енергия. и е вероятно слънчевите панели да задоволят повече от половината от нуждите на страната от електроенергия в близко бъдеще. Очаква се също, че през следващите няколко години милиони семейства по света ще започнат да използват слънчева енергия, особено в САЩ и Япония.

(Прегледано 5 166 | Прегледано днес 2)


Цената на слънчевите панели през последните 35 години е намаляла 100 пъти световни атомни електроцентрали. Производството на ядрена енергия към 2014 г Екотехнологии, които могат да направят света по-чист. 9 модерни тенденции Основи на вятърната енергия. Как работи вятърният генератор?

От древни времена хората са говорили за Слънцето като за могъщо и велико, издигайки го в своите религии до анимиран обект. Те се покланяха на светилото, възхваляваха го, измерваха времето и винаги го смятаха за първоизточник на земни блага.

Нуждата от слънчева енергия

Минаха хилядолетия. Човечеството навлезе в нова ера от своето развитие и се радва на плодовете на бързо развиващия се технологичен прогрес. И до ден днешен Слънцето е основният естествен източник на топлина и следователно на живот.

Как човечеството използва Слънцето в ежедневните си дейности? Нека разгледаме този въпрос по-подробно.

"Работа" на Слънцето

Небесното тяло служи като единствен източник на енергията, необходима за фотосинтезата на растенията. Слънцето задвижва водния цикъл и само благодарение на него на нашата планета има всички изкопаеми горива, известни на човечеството. И хората също използват силата на тази ярка звезда, за да задоволят нуждите си от електрическа и топлинна енергия. Без него животът на планетата просто би бил невъзможен.

Основен източник на енергия

Природата мъдро се грижи човечеството да получи своите дарове от небесното тяло. Доставянето на слънчева енергия на Земята се осъществява чрез предаване на радиационни вълни към повърхността на континентите и водите. Освен това от целия изпратен спектър само:

1. Ултравиолетови вълни. Те са невидими за човешкото око и съставляват около 2% от общия спектър.

2. Леки вълни. Това е около половината от енергията на Слънцето, която достига земната повърхност. Благодарение на светлинните вълни човек вижда всички цветове на света около себе си.

3. Инфрачервени вълни. Те съставляват приблизително 49% от спектъра и нагряват повърхността на водата и земята. Именно тези вълни са най-търсени при използването на слънчевата енергия на Земята.

Принципът на преобразуване на инфрачервените вълни

Как протича процесът на използване на енергията на Слънцето на Земята? Както всяко друго подобно действие, то се извършва на принципа на директната трансформация. Това изисква само специална повърхност. Когато го удари, слънчевата светлина преминава през процеса на преобразуване в енергия. За да се получи топлина в тази верига, трябва да се включи колектор. Поглъща инфрачервените вълни. Освен това в устройство, което използва енергията на Слънцето, със сигурност присъстват устройства за съхранение. За загряване на крайния продукт са монтирани специални топлообменници.

Целта, преследвана от слънчевата енергия, е получаването на топлина и светлина, така необходими на човечеството. Новата индустрия понякога се нарича слънчева енергия. В крайна сметка Хелиос на гръцки означава Слънце.

Експлоатация на комплекса

Теоретично всеки от нас може да изчисли соларна инсталация. В крайна сметка е известно, че след като пътува от единствената звезда на нашата галактическа система до Земята, поток от светлинни лъчи ще донесе със себе си енергиен заряд, равен на 1367 вата на квадратен метър. Това е така наречената слънчева константа, която съществува на входа на атмосферните слоеве. Тази опция е възможна само при идеални условия, които просто не съществуват в природата. След като преминат през атмосферата, слънчевите лъчи ще донесат 1020 вата на квадратен метър към екватора. Но поради смяната на деня и нощта можем да получим три пъти по-ниска стойност. Що се отнася до умерените ширини, тук се променя не само продължителността на дневните часове, но и сезонността. По този начин получаването на електроенергия на места, далеч от екватора, при изчислението ще трябва да бъде намалено наполовина.

Географията на излъчванията на небесното светило

Къде слънчевата енергия може да работи достатъчно ефективно? Природните условия за разполагане на инсталациите играят важна роля в тази развиваща се индустрия.
Разпределението на слънчевата радиация върху земната повърхност е неравномерно. В някои региони слънчевият лъч е дългоочакван и рядък гост, в други е способен да повлияе депресивно на всички живи същества.

Количеството слънчева радиация, което получава дадена област, зависи от географската ширина на нейното местоположение. Най-големите дози от енергията на естествена звезда се получават от държави, разположени близо до екватора. Но това не е всичко. Размерът на слънчевия поток зависи от броя на ясните дни, които се променят при преминаване от една климатична зона в друга. Въздушните течения и други характеристики на региона могат да увеличат или намалят степента на радиация. Ползите от слънчевата енергия са най-известни:

Страните от Североизточна Африка и някои югозападни и централни региони на континента;
- жители на Арабския полуостров;
- Източното крайбрежие на Африка;
- северозападна Австралия и някои острови на Индонезия;
- Западното крайбрежие на Южна Америка.

Що се отнася до Русия, както показват измерванията, направени на нейна територия, районите, граничещи с Китай, както и северните зони, се радват на най-високи дози слънчева радиация. А къде у нас Слънцето нагрява най-малко Земята? Това е северозападният регион, който включва Санкт Петербург и околните райони.

електроцентрали

Трудно е да си представим нашия живот, без да използваме енергията на Слънцето на Земята. Как да го прилагаме? Светлинните лъчи могат да се използват за генериране на електричество. Нуждата от него расте всяка година, а запасите от газ, нефт и въглища намаляват с бързи темпове. Ето защо през последните десетилетия хората започнаха да строят слънчеви електроцентрали. В крайна сметка тези инсталации позволяват използването на алтернативни източници на енергия, значително спестявайки природни ресурси.

Слънчевите електроцентрали работят благодарение на фотоклетки, вградени в тяхната повърхност. Освен това през последните години беше възможно значително да се увеличи ефективността на такива системи. Слънчевите инсталации започнаха да се произвеждат от най-новите материали и с помощта на креативни инженерни решения. Това значително увеличи тяхната сила.

Според някои изследователи в близко бъдеще човечеството може да се откаже от сегашните традиционни начини за производство на електроенергия. Нуждите на хората ще бъдат напълно задоволени от небесното тяло.

Слънчевите електроцентрали може да имат различни размери. Най-малките от тях са частни. В тези системи са предвидени само няколко слънчеви панела. Най-големите и сложни инсталации покриват площи над десет квадратни километра.

Всички слънчеви електроцентрали са разделени на шест типа. Между тях:

Кула;
- инсталации с фотоклетки;
- блюдовидна;
- параболичен;
- соларно-вакуумни;
- смесени.

Най-често срещаният тип електроцентрала е кулата. Това е висок дизайн. Външно прилича на кула с резервоар, разположен върху нея. Контейнерът се пълни с вода и се боядисва в черно. Около кулата има огледала, чиято площ надвишава 8 квадратни метра. Цялата тази система е свързана с един контролен панел, благодарение на който е възможно да се насочва ъгълът на огледалата по такъв начин, че те постоянно да отразяват слънчевата светлина. Лъчите, насочени към резервоара, загряват водата. Системата произвежда пара, която се изпраща за генериране на електричество.

Фотоволтаичните електроцентрали използват слънчеви панели. Днес такива инсталации станаха особено популярни. В крайна сметка слънчевите панели могат да бъдат инсталирани в малки блокове, което им позволява да се използват не само за промишлени предприятия, но и за частни къщи.

Ако видите редица огромни сателитни антени, на вътрекои огледални плочи са монтирани, тогава знайте, че това са параболични електроцентрали, работещи на слънчева радиация. Принципът на тяхното действие е подобен на същите системи тип кула. Те улавят лъч светлина и нагряват приемника с течност. След това се произвежда пара, която се използва за генериране на електричество.

Дисковите станции работят по същия начин като тези, които са класифицирани като кула и параболичен тип. Разликите са само в конструктивните характеристики на инсталацията. На пръв поглед изглежда като огромно метално дърво, чиито листа са плоски кръгли огледала. Те концентрират слънчевата енергия.

Необичаен начин за получаване на топлина се използва в слънчево-вакуумна електроцентрала. Дизайнът му представлява парче земя, покрито с кръгъл покрив. В центъра на тази структура се издига куха кула, в основата на която са монтирани турбини. Въртенето на лопатките на такава електроцентрала се дължи на въздушния поток, който възниква, когато температурната разлика. Стъкленият покрив пропуска слънчевите лъчи. Те нагряват земята. Температурата на въздуха в помещението се повишава. Разликата в показанията на термометрите отвътре и отвън създава въздушно течение.

Слънчевата енергия също използва електроцентрали от смесен тип. Можем да говорим за такива системи в случаите, когато например се използват допълнителни фотоклетки на кулите.

Предимства и недостатъци на слънчевата енергия

Всеки сектор на националната икономика има своите положителни и отрицателни страни. Те са налични и при използване на светлинни потоци. Предимствата на слънчевата енергия са следните:

Екологичност, тъй като не замърсява околната среда;
- наличието на основните компоненти - фотоклетки, които се продават не само за промишлена употреба, но и за създаване на лични малки електроцентрали;
- неизчерпаемост и самовъзстановяване на източника;
- постоянно намаляващи разходи.

Сред недостатъците на слънчевата енергия могат да бъдат идентифицирани:

Влияние на времето от деня и метеорологичните условия върху работата на електроцентралите;
- необходимостта от съхранение на енергия;
- намаляване на производителността в зависимост от географската ширина на района и от сезона;
- голямо отопление на въздуха, което се извършва в самата централа;
- необходимостта от периодично почистване от замърсяване, от което се нуждае слънчевата батерийна система, което е проблематично поради огромните площи, върху които са монтирани слънчеви клетки;
- сравнително високата цена на оборудването, която, въпреки че всяка година намалява, все още е недостъпна за масовия потребител.

Перспективи за развитие

Какви са бъдещите възможности за използване на енергията на Слънцето на Земята? Днес се предвижда голямо бъдеще за този алтернативен комплекс.

Перспективата за слънчевата енергия е добра. В края на краищата, вече днес се извършват огромни по своя мащаб дейности в тази посока. Всяка година в различни страни по света се появяват все повече и повече слънчеви електроцентрали, чиито размери удивляват със своите технически решения и мащаб. В допълнение, специалистите в тази индустрия не спират да провеждат научни изследвания, чиято цел е да увеличат многократно ефективността на фотоклетките, използвани в подобни инсталации.

Учените са направили интересно изчисление. Ако слънчевите клетки бъдат инсталирани на сушата на планетата Земя, която ще бъде разположена на седем стотни от нейната територия, тогава дори и с ефективност от 10%, те ще осигурят на цялото човечество топлината и светлината, от които се нуждае. И това не е толкова далечна перспектива. В крайна сметка фотоклетките, които се използват днес, имат ефективност от 30%. В същото време учените се надяват да доведат тази стойност до 85%.

Развитието на слънчевата енергия протича с доста високи темпове. Хората са сериозно загрижени за проблема с изчерпването на природните ресурси и се занимават с идентифициране на алтернативни източници на топлина и светлина. Подобно решение ще предотврати неизбежната енергийна криза за човечеството, както и предстояща екологична катастрофа.