Учебники Онлайн


621 Солнечная энергетикаика

Солнце - неисчерпаемый источник энергии, потенциал которого человечеству еще предстоит оценить. Солнечная энергия - это кинетическая энергия излучения (в основном света), которая образуется в результате термоядер рных реакций в недрах. Солнца. Солнечная энергия является одной из альтернатив, игнорирование которых в недалеком будущем приведет наступления катастрофических последствий для человечества. Солнечная энергетика - прогрессивная ый метод получения различного вида энергии, используя солнечное излучениення.

Еще в 1870 г. в. Чили было построено солнечный опреснитель морской воды, который производил до 30 т пресной воды в сутки и работал более 40 лет. А после нефтяного шока в первой половине 70-х годов XX века аль ьтернативна энергетика стала более популярной и активно развивалась. Тогдашний президент. США. Д. Картер даже приказал построить солнечные батареи на крыше. Белого дома. Но с падением цен на нефть также сни к и интерес к альтернативной энергетике. Преемник. Д. Картера -. Р. Рейган - считал, что вести страну к экономическому благосостоянию нужно другими путями, и солнечные панели из. Белого дома убрали. Очевидно, в они снова туда вернутсяовернуться.

Световое излучение можно улавливать и использовать непосредственно тогда, когда оно достигает. Земли, - это пряли использования солнечной энергии. Метод прямого преобразования солнечного излучения в электричество есть, во-первых, наиболее удобным для потребителя, так получается наиболее применяемый вид энергии, и, во-вторых, такой метод считается экологически чистым в отличие от других, которые использую во органическое топливо, ядерное сырье или. Гидроресурси.

Кроме того, солнечная энергия обеспечивает круговорот воды, циркуляцию воздуха и накопление органического вещества в биосфере. Обращение к этим энергоресурсов является косвенным (опосредованным) использованием сол ной энергииї.

Солнце - мощный источник экологически чистой энергии. На каждый 1 м2 поверхности земной атмосферы падает 1300. Вт солнечной энергии. Интенсивность солнечного излучения, которое достигает. Земли, зависит от к нескольких факторов, прежде всего от географической широты местности. Наибольшая она на экваторе (до 2300 кВт/м2 в год), а на широте Украине составляет около 1000 кВт/м2 в год. Оценка гелиоэнергетические ресурсов проводится по многолетним наблюдениям характеристик солнечной радиации. Важным показателем является продолжительность солнечного сияния и облачность, поскольку прерывистость в поступлении солнечной радиации (за счет которой теряется значительная часть энергии) негативно влияет на работу гелиоустановок. Оценка потенциала солнечной энергии охватывает данные о среднем распределении прямой, рассеянной и сумма рнои радиации; эти показатели отражают общие закономерности поступления солнечной энергиинергії.

Нынешние способы получения электричества и тепла из солнечного излучения:

o. Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.

o. Гелиотермальна энергетика - нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, дальнейшее перераспределение и использование тепла. Солнечное излучение фокусируется на сосуде с водой, а затем нагретая вода а используется для отопления или в паровых электрогенераторах.

o. Термоповитряни электростанции - это преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор.

o. Солнечные аэростатные электростанции - это генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием м. Главное преимущество заключается в том, что запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в пасмурную погоду.

Солнечная энергия широко используется как для нагрева воды, так и для производства электроэнергии. Солнечные коллекторы изготавливают из доступных материалов: стали, меди, алюминия и т.д., то есть без применения вания дефицитного и дорогого кремния. Это позволяет значительно сократить стоимость и оборудования, и полученной на нем энергии. Например, в 2001 г стоимость электроэнергии, полученной в солнечных коллекторах составляла 0,09-0,12 долл.. США за кВт / ч. Департамент энергетики. США прогнозирует, что стоимость электроэнергии, производимой солнечными концентраторами, снизится до 0,04-0,05 долл.. США за кВт / ч в 2015 - 2020 г р. По официальным данным, хорошо спроектированный дом с солнечной системой отопления позволяет экономить до 75% расходов на топливо почти в любых климатических условиях. Та же ситуация с горячим водо зна (традиционно в домашнем хозяйстве на нагрев воды тратится от трети до половины всей потребляемой энергии енергії).

Для получения электроэнергии используют несколько методов перспективным считается метод непосредственного преобразования излучения в электрическую энергию с помощью солнечных батарей. Солнечная а батарея - это электрическая установка, генерирует постоянный ток и состоит из ориентированных по солнцу солнечных модулей, которые имеют общую несущую конструкцию (рис 646.4).

Принцип роботи сонячної установки

Рис 644. . Принцип работы солнечной установки

Итак, солнечная система энергоснабжения состоит из следующих элементов:

- солнечной батареи (фотоэлектрического солнечного модуля);

- контроллера заряда;

- аккумуляторов;

- инвертора.

Рассмотрим подробнее, как работает солнечная система энергоснабжения. Солнечный модуль - это совокупность соединенных между собой солнечных элементов, т.е. полупроводниковых устройств, которые превращают световую энергию солнца в электрическую. В состав фотоэлектрического солнечного модуля входят обработанные моно-кремниевые пластины, покрытые специальным составом, который выдерживает любые неблагоприятные погодные условия (град, в исоки и низкие температуры, перепады температур и т.д.). Размещаются модули на крышах домов, офисов, гаражей или любых других поверхностях. Возможно использование модулей вместо кровли дома или ра зом с не нею.

Контроллер заряда - устройство, предназначенное для управления режимами зарядки и разрядки аккумуляторных батарей. Контроллер заряда играет важную роль в эксплуатации системы, регулирует заряд аккумулятор ров (что способствует увеличению срока эксплуатации объекта).

Аккумулятор служит для хранения предварительно накопленной энергии; аккумуляторные батареи рассчитаны на достаточно большое количество циклов заряда-разряда. Сегодня гарантийный срок работы аккумулято пахотных батарей, используемых в солнечной энергетике, составляет от 5 до 10-12 лет. Специальные аккумуляторы закрытого типа (гелевые), которые не требуют обслуживания, имеют срок эксплуатации до 15 лет, что значительно упрощает процесс обслуживания установки. Наконец, инвертор - устройство, преобразующее постоянный ток напряжением 12. В в переменный ток напряжением 220. В. Именно инвертор позволяет питать элек троэнергии различные виды электронной аппаратуры, компьютеры, факсимильные аппараты, аудиоаппаратуру и другие виды электрооборудования, а также приборы освещенияення.

Для того, чтобы сегодня человечество смогло удовлетворить свои потребности в энергоресурсах, ежегодно нужно около 10 млрд т у п (теплота сгорания в п - 7000 ккал / кг). Если энергия, поступающая на нашу планету в связи с. Солнца за год, перевести в условное топливо, то эта цифра равна около 100 трлн т, а это в 10 000 раз больше, чем нужно человечествдству.

Считается, что на. Земле есть запасе 6 трлн т различных углеводородов. Если это так, то их энергию. Солнце отдает планете всего за три недели. А резервы. Солнца настолько огромны, что светить так же ярко оно с сможет еще около 5 млрд лет. Земные зеленые растения и морские водоросли аккумулируют примерно 34% энергии, поступающей от. Солнца. Остаток тратится - на поддержание комфортного для жизни микроклимата в глубинах океана и на поверхности. Земли. И если бы человек смог взять для своего внутреннего потребления хотя бы 1% (т.е. 1 трлн т в п в год), то это бы решило многие проблемы на длительный срок. На сегодня теоретические разработки способов аккумуляции нужной энергии енергії.

А. Эйнштейн был в 1921 г награжден. Нобелевской премией именно за объяснение законов внешнего фотоэффекта. Получить электрический ток с помощью фотоэффекта впервые удалось советским физикам в 30-е годы XX века в. Физико-технического году институте, которым руководил академик. АФ. Иоффе. Правда,. КПД тогдашних солнечных сернисто-таллиевой элементов составлял чуть 1%, т.е. в электричество превращался лишь 1% эн ргии, падавшей на элемент. В 1954 г американцы. Д. Пирсон,. К. Фуллер и. Д. Чапин запатентовали первый элемент с приемлемым (около 6%). КПД. А с 1958 г. кремниевые солнечные батареи стали основными источниками е лектрикы на советских и американских космических аппаратаічних апаратах.

К середине 70-х годов XX века. КПД солнечных элементов приблизился к 10% и почти на два десятилетия оставался на этом рубеже. Для космических кораблей этого вполне хватало, а для наземного использования изде обництво достаточно дорогих солнечных батарей по сравнению с сжиганием дешевой нефти выглядело нерациональным. Как следствие, большинство разработок новых технологий в сфере солнечной энергетики были свернуты, а ф инансування оставшихся, значительно сократилось. И только с начала 1990-х годов человечество осознало необходимость их обновленияення.

Уже к середине 1990-х удалось повысить. КПД солнечных элементов до 15%, а в начале XXI в - до 20%. Сегодня популярность бытовых солнечных батарей растет во всем мире, особенно в. Азии и. Запад дний. Европе, где ими иногда целиком покрывают крыши домов, что существенно удешевляет электроэнергию. Это приводит к стремительному росту спроса на кремний, с поставками которого в последнее время возникли пробле меми.

На сегодня рекордом эффективности солнечных батарей является 42,8%. Такого впечатляющего результата удалось достичь благодаря комбинированной батареи на основе кристаллического кремния на открытой местности с природными им солнечным светом (не в лаборатории) V массовых фотоэлектрических панелях. КПД составляет примерно 10-25% в рамках программы"Солнечные батареи чрезвычайно высокой эффективности"научно-исследовательского агентств а. Пентагона (Бакри) создана новая панель солнечной батареи с эффективностью преобразования энергии. Солнца в 50%. Итак"вскоре солнечные батареи с. КПД 50% будут серийно производитьсясерійно вироблятися.

По строению солнечный элемент похож на бутерброд, составленный из двух полупроводниковых пластинок. Будущее солнечной энергетики эксперты связывают с совершенствованием материалов для этих двух слоев. Наиболее перспективными представляются аморфный и микрокристаллический кремний, который выведет создания солнечных элементов на принципиально иной уровень. Технология кремниевых пластин устаревает, а из аморфного и микр окристаличного кремния можно выращивать очень тонкие пленки, толщина которых измеряться нанометрами. Две такие пленки, наложенные одна на другую, на стекле фотогальванических элементов, имеющий высокую электр ичну проводимость и сохраняет свои свойства при длительном использованиианні.

Однако технология, которая позволила выпускать такие солнечные элементы серийно, еще не создана. Как считают в. Исследовательском центре г. Юлих (Германия), им остался всего один шаг, чтобы вывести производств во новых солнечных батарей из лабораторий в промышленность. Обычные солнечные элементы из кремния создают отдельно и уже потом объединяются в батареи. В случае с тонкими пленками все наоборот: сначала выращивания ют пленку большого размера, накладывают ее на стекло вместе с другими необходимыми слоями, режут лазером на полоски и затем соединяют электрическими контактами. Сейчас солнечные элементы, промышленно выпускаю ться, стоят примерно 300 евро за 100. Вт электрической мощности. Тонкопленочная технология позволит через 5 - 10 лет снизить стоимость вдвое, а через 15 - втрое. Есть и другие способы преобразования ен ергии. Солнца в электрическую. Использование солнечных батарей (то есть фотоэлектрических преобразователей) - лишь один из них. Этот способ имеет два преимущества: мобильность и долговечностью. Солнечную батарею можно установления ити на крыше автомобиля и крыльях самолета, встроить в часы, калькулятор, ноутбук и даже в фонарик. В солнечном элементе нет движущихся частей, срок его использования составляет примерно 30 лет. За это время элемент, на изготовление которого потрачено всего 1 кг солнечного кремния, может дать столько же электроэнергии, сколько выработает. ТЭС с 100 т нефти или. АЭС - с 1 кг обогащенного уранченого урану.

Солнечная установка мощностью 1 кВт сегодня в. США стоит примерно 3 тыс долл, однако окупается она только на 14-15-м году работы, а это, по сравнению с тепловыми электростанциями, очень долго. Поэтому для пере етворення солнечной энергии в электрическую в промышленных масштабах сейчас в основном используют способ, предложенный, согласно легенде, еще в III в до н э. Архимедом. Правда, солнечный свет он зас тосовував вовсе не с целью получения дешевой энергии, а для обороны. Сиракуз, которые атаковали с моря галеры римского полководца. Марцелларцелла.

Работа современных гелиоелектростанций базируется именно на этом принципе. Установленные на значительной, до нескольких тысяч квадратных метров, территории зеркала-гелиостатов, возвращающихся за движением. Солнца, направленных овують лучи солнечного света на емкость с теплоприемника, которым обычно является вода. Далее все происходит так же, как на обычных. ТЭС: вода нагревается, закипает, превращается в пар, пара крутить ь турбину, турбина передает вращение на ротор генератора, а тот вырабатывает электричество. В. США сегодня действуют несколько гибридных солнечно-тепловых электростанций общей мощностью более 600. МВт. Днем в они работают от энергии. Солнца, а ночью, чтобы вода сохраняла температуру и производила электричество, - от газа. Температура пара в установках достигает 370 °. С, а давление -100 ат0 атм.

Первая промышленная солнечная электростанция (CEC) была построена в 1985 г в. Крыму и имела пиковую мощность 5. МВт - столько же, сколько и первый ядерный реактор. За 10 лет работы она выработала всего 2 м млн кВт / ч электроэнергии, однако стоимость такой электричества оказалась довольно высокой и в середине 1990-х ее закрыли. В настоящее время работы активизировались в. США, где компания Lose Industries в 1989 г запустила в работу солнечно-газовую электростанцию ??на 80. МВт. За следующие 5 лет та же компания только в. Калифорнии построила таких CEC еще на 480. МВт и довела стоимость одного"солнечно-газового"кВт / ч до 7-8 центов, тогда как произведенная на. АЭС электроэнергия имеет себестоимость 15 центовтість 15 центів.

Использовать энергию. Солнца в быту можно и без превращения ее в электричество. Для того, чтобы нагреть холодную комнату или воду в водопроводе, можно непосредственно воспользоваться солнечным теплом. Параметры и, что собирают, хранят и передают это тепло, называются солнечными коллекторами. Солнечный коллектор - это средство для сбора солнечной энергии, которая используется для подогрева воды для бытовых потребностей. На крыше дома или на его южной стене устанавливают панель, состоящая из тоненьких трубочек, по которым в специальный бак-аккумулятор подают воду. Солнце нагревает трубки, которые нагревают воду вода (температура которой может доходить до 60-90 °. С) накапливается в баке и потом используется для обогрева или обеспечения горячей водой. Дома, оборудованные такими системами (обычно они доукомпл ектовуються кремниевыми солнечными элементами), называются"солнечными"С одной стороны, он стоит несколько дороже, чем обычный, но с другой - он позволяет резко сократить коммунальные платежи - на 50-70тежі - на 50-70 %.

Для сохранения тепла, в частности в зимний период, ночью и облачные дни, часть его отводится в специальные резервуары, размещенные в подвальных помещениях и заполненные щебнем. Тепло, аккумулированное щебеноч ем, используется тогда, когда в нем возникает потребность. Летом солнечная система такого дома может применяться и для охлаждения помещений, т.е. кондиционирования воздуха. С этой целью коллекторы днем ь выключаются, а ночью работают, охлаждая щебень в резервуарах ночным прохладным воздухом. Затем, в течение жаркого дня, охлажденный щебень забирает тепло из помещенщень.

Однако встречаются и более сложные системы. Одна из них -. Национальная солнечная установка для тепловых испытаний (NSTTF) - была построена в. США (штат. Нью-Мексико) еще в 1978 г. и работает до сих пор. Следует она. Пентагона и применяется для проверки жаропрочности корпусов военных и гражданских ракет. Состоит NSTTF с 60-метровой башни-мишени и 220 гелиостатов, размером 6x6 м каждый. Зеркала, подобно к архимедовой установки, направляют свои солнечные лучи в одно место диаметром 1,5 м на верхушке установки, где температура в солнечные два поднимается до 2000 °. С. А это всего в 2,5 раза меньше, ни же на поверхности. Солнца, и вдвое выше температуры горения напалмапалму.

Строительство"солнечных домов» на. Западе постепенно становится все более популярным, но покупателей однако немного - окупаются такие дома только через 7-10 лет. Именно поэтому правительства развитых стран, заботясь о м будущее, разрабатывают и финансируют специальные программы, помогающие владельцам таких домов. Первый проект был запущен еще в 1990 г. в. Германии, является лидером в сооружении"солнечных домов"-". Тысяча солнечных крыш »(впоследствии был переименован в"Две тысячи солнечных крыш"). Подобный проект -"100 000 солнечных крыш"- был принят для всех стран - членов. ЕС. В. Японии развитие солнечной энер политики обеспечивается программой"70 000 солнечных крыш", в. США -"1 миллион солнечных крыш", в. Монголии -"100 000 солнечных юрт- "1 мільйон сонячних дахів", у. Монголії - "100 000 сонячних юрт".

Во всех развитых странах владельцы домов или офисов, дообладналы жилые или офисные помещения солнечными коллекторами и батареями, заносятся в особые реестры и имеют определенные привилегии: государство ко омпенсуе им часть затраченных средств, они получают особые налоговые льготы, для них открывается доступ к специальным льготных кредитов и беспроцентных займов, их бесплатно обучают пользователем ваться домашней энергосистемой, а для компаний, занимающихся производством, продажей и установкой такой техники, проводят бесплатные маркетинговые исследования. В результате в. США солнечная технология уже используется в 1,5 млн домов. Все вместе они экономят около 1400. МВт, а это примерно 5 млн т несгораемой за год нефти. В. Германии государство не только компенсирует до 70% затрат на"соляризацию"бу здания, а еще и покупает у их владельцев электричество по ценам, намного выше рыночных, благодаря чему в год около 0,5 млн м2 крыш покрывают солнечными элементамми елементами.

Солнечные элементы и коллекторы относятся к"активных"солнечных систем. Есть и другой способ использования энергии. Солнца - создание так называемых пассивных солнечных систем, т.е. проектирование зданий и подбор бу удивельних материалов таким образом, чтобы максимально использовать солнечное излучение. Проект пассивных солнечных зданий разрабатывают с максимальным учетом местных климатических условий; применяю ться соответствующие технологии и материалы для обогрева, охлаждения и освещения здания за счет энергии. Солнца и традиционные строительные технологии и материалы, такие как теплоизоляция, массивные полы обращенные на юг окна. Такие жилые помещения могут быть построены даже без дополнительных затрат. При возникновении дополнительных расходов они могут компенсироваться снижением энергозатрат. Пассивные сол и здания являются экологически чистыми, они способствуют созданию энергетической независимости и энергетически сбалансированному будущейому майбутньому.

В пассивной солнечной системе сама конструкция здания выполняет роль коллектора солнечной радиации. Это определение соответствует большинству наиболее простых систем, где сохраняется в здании благодаря его с стенам, потолкам или полу. Есть также системы, где предусмотрены специальные элементы для накопления тепла, вмонтированные в конструкцию здания (например, ящики с камнями или заполненные водой баки). Пассивные"с онячни здания"- идеальное место для жизни, поскольку чувствуется тесная связь с природой, есть много естественного света, соответственно влияет на экономию электроэнергиилектроенергії.

Исторически сложилось так, что на проектирование зданий влияли местные климатические условия и доступность строительных материалов. В 100 г н е историк. Плиний. Младший построил летний домик в. Северной. ИТ талии, окна которого в одной из комнат были из тонкой слюды. Комната была теплее других и для обогрева нуждалась меньше дров. В римских банях I-IV в н е специально устанавливали большие окна, выход или на юг, для поступления большего количества солнечного теплаого тепла.

Из-за перебоев с электроэнергией во время. Второй мировой войны и до конца 1947 г. в. Соединенных. Штатах здания, пассивно использовали солнечную энергию, имели такой огромный спрос Libbey-Owens-Fo ord Glass Company выпустила книгу"Ваш солнечный дом", в которой было представлено 49 лучших проектов солнечных зданий. В середине 50-х годов XX века архитектор. Ф. Брайдджерс разработал первую в мире пассивную"солнечную здание"для офисного помещения. Установленная в нем солнечная система для обеспечения горячего водоснабжения с тех пор работает бесперебойно. Само же здание"Брайдджерс-Пэкстон"занесено в на циональный исторический реестр страны как первая в мире офисное здание, обогреваемое при помощи энергии солнцарівається за допомогою енергії. Сонця.

Эффективность любой пассивной системы зависит от типа окон. Стекло или другие прозрачные материалы пропускают короткие и задерживают длинные волны теплового излучения внутри помещения. Окна регулирую ют энергетический поток двумя основными способами: зимой они обеспечивают дом теплом, пропуская солнечную энергию внутрь здания, благодаря чему температура воздуха внутри помещений превышает внешнюю температуру; летом способствуют охлаждению здания, снижая проникновение солнечных лучей с помощью удачного расположения окон и их затенения, а также использование вентиляции для охлажд ения домомку.

Прогресс в технологии производства окон существенно повлиял на эффективность строительства в 70-х годах XX века. Сегодня окнам принадлежит важная роль в пассивных солнечных системах. Главные достижения в этой сфере:і:

- двойные и тройные стеклопакеты с высокой тепловой изоляцией;

- стекло с покрытием, которое"впускает"тепло, но не"выпускает"его обратно;ає" його назад;

- использование аргона (или другого инертного газа) для заполнения пространства внутри стеклопакета, что приводит к повышению тепловой изоляции;

- технологии, основанные на использовании фазового перехода, позволяющие изменять прозрачность стекла с помощью электрического напряжения.

Обычное стекло имеет высокую прозрачность для солнечного света, но плохую тепловую изоляцию. Наиболее распространенной конструкцией сегодня стеклопакет из двух стекол, собранных в одно изделие. Стеклопакеты имеют достаточной тню прозрачностью для солнечной энергии и качественную тепловую изоляцию, что является значительным прогрессом, по сравнению с обычными окнами. Двойные стеклопакеты используют в производстве окон, дверей, для строительства застекленных крыш, соляриев, а также во многих других сферарах.

Высококачественное стекло имеет высокий коэффициент теплового сопротивления и прозрачность для солнечной энергии. Повышая изоляционные свойства стекла, можно одновременно улучшить дизайн здания. Помещения, огороженные ран нише стенами, можно превратить в так называемые"солнечные комнаты"с пассивным солнечным освещением (благодаря оконным проемам в крыше и потолка). Темные комнаты наполнятся естественным светом, солнечным теплом, д в тому же могут открыть прекрасные пейзажи. При относительно небольшом увеличении стоимости можно улучшить энергоэффективность, обеспечить большую влагостойкость и защита от ультрафиолетового излучения я. И как результат - разнообразие проектов строитоектів будівель.

Пассивный или энергоэффективный, дом (англ passive house) - это сооружение, основной особенностью которой является малое энергопотребление - около 10% от удельной энергии на единицу объема, потребляемой боль ьшистю современных зданий. Идеально пассивный дом должен быть независимой энергосистемой, вообще не требует затрат на поддержание комфортной температуры. Отопление пассивного дома должно происходить по благодарности теплую, выделяемое людьми, которые живут в нем, бытовыми приборами и альтернативными источниками энергии. Горячее водоснабжение должно осуществляться с помощью установок возобновляемой энергии, нап риклад, тепловых насосов или солнечных коллектореорів.

В. Европе большая часть дополнительных расходов пассивного дома на улучшение окон, вентиляцию и теплоизоляцию компенсируются различными программами. Например, в. Германии каждому застройщику, чей прое ект отвечает критериям пассивного дома, выделяют 50 тыс евро. Инвесторам эти дополнительные затраты возвращаются уже через семь лет. При этом затраты на сооружение пассивных зданий дополнительно составляют в среднем до 10%, а расходы на их отопление сокращаются вдвое, а то и втроеричі.

С помощью солнечного света можно освещать помещения в дневное время. Для этого применяются световые колодцы. Простейший вариант светового колодца - отверстие в потолке (рис 65) их применяют дл ля освещения помещений, не имеющих окон: подземных гаражей, станций метро, ??промышленных зданий, складов, тюрем тощ тощо.

Світловий колодязь в. Пантеоні,. Рим

Рис 655. . Световой колодец в. Пантеоне,. Рим

Солнечные коллекторы могут применяться и для приготовления пищи. Температура в фокусе коллектора достигает 150 °. С. Стоимость материалов, необходимых для производства «солнечной кухни", составляет всего 3-7 долл. л. США. Такие кухонные приборы можно широко применять в развивающихся странах: традиционные костры для приготовления пищи имеют термическую эффективность около 10%, а постоянное использование дров для при приготовления пищи приводит к массированной вырубки лесов. Есть различные международные программы распространения"солнечных кухонь"Например, в 2008 г. Финляндия и. Китай заключили соглашение о поставках 19 тыс."солнечных кухо нь"в 31 село. Китая. По расчетам, это позволит сократить выбросы углекислого газа к 2012 г. на 1,7 млн ??т. Финляндия в будущем сможет покупать квоты на эти выбросыутньому зможе купувати квоти на ці викиди.

В мире постоянно растет спрос на энергию для кондиционирования и охлаждения. Существуют три основных метода активного охлаждения: использование стандартных электрических компрессоров, использование кондицион ров, приводимые в действие тепловой энергией, использование пару. Все системы могут работать на солнечной энергии, а их несомненным преимуществом является использование абсолютно безопасных рабочих жидкостей: воды, со целевого раствора или аммиака. Возможно применение этой технологии не только для кондиционирования воздуха, но и для охлаждения при хранении продовольственных продуктетів.

Солнечная энергия может применяться в различных химических процессах. Например,. Институт наук. Вейзмана (Weizmann Institute of Science;. Израиль) в 2005 p испытал технологию получения неокисленных цинка в в солнечной башне. Оксид цинка в присутствии древесного угля нагревался зеркалами до температуры 1200 °. С на вершине солнечной башни. В результате получали чистый цинк. Далее его можно герметично упак. Уват и транспортировать к местам производства электроэнергии. На месте цинк помещают в воду, в результате химической реакции получается водород и оксид цинка. Процесс с оксидом цинка и солнечной башней можно п овторюваты. Технология успешно прошла испытания в солнечной башне канадского. Института энергетики и прикладных иссліджень.

Технология производства водорода из воды с помощью параболических солнечных концентраторов разработала швейцарская компания Clean Hydrogen Producers. Площадь зеркал установки составляет 93 м2. В фокусе концентра авторами температура достигает 2200 °. С. Вода начинает разделяться на водород и кислород при температуре выше 1700 °. С. По световой день установка. СНС может разделять на водород и кислород 95 л воды. Итак, произв ицтво водорода равна 3800 кг в год (около 10,4 кг ежедневно). Его можно использовать или для производства электроэнергии, или как топливо на транспортспорті.

В Узбекистане разработали и запатентовали способ получения водорода из воды путем использования солнечной энергии. Этот способ базируется на термическом разложении парообразной воды, нагретой в котле сконцентро. Ован солнечными лучами до температуры 1000-1200 °. К. Нагретая водяной пар разлагается на водород и кислород. Далее водород отделяют от высокотемпературной газовой смеси путем пропускания ее через с элективных мембрану из никелевой фольги. Высокотемпературная газовая смесь при выходе из парового котла попадает на лопасти турбины, вырабатывает постоянный электрический ток. Его подают в электролизер для дополнительного получения водорода. Использованную в турбине водяной пар направляют в отопительную систему, где конденсируется, а полученная вода возвращается в паровой каза казан.

Солнечную энергию можно использовать и на транспорте - для питания автомобилей, небольших судов и даже самолетов. С площади в несколько квадратных метров (крыша микроавтобуса) можно собрать энергию для пита ления аккумуляторов, которые двигают машину. Уже в 1982 г автомобиль с солнечными батареями на крыше без единой капли бензина пересек. Австралию с запада на восток, преодолев за два месяца расстояние около 4 тыс. км со средней скоростью. ЗО км в час. На солнечном самолете был осуществлен перелет через. Ла-Ман-Манш.

Фотоэлектрические элементы могут устанавливаться на различных транспортных средствах: лодках, электромобилях и гибридных автомобилях, самолетах, дирижаблях и т д. Они вырабатывают электроэнергию, которая используется уеться или для бортового питания транспортного средства, или для электродвигателя электрического транспорта. В. Италии и. Японии фотоэлектрические элементы устанавливают на крыши поездов - они производят электр ку для кондиционеров, освещения и аварийных систетем.

Компания Nippson Yosen. УК, которая является лидером в сфере кораблестроения. Японии, построила грузовой торговый корабль с установленными на борту 328 солнечными панелями грузоподъемностью 60 тыс. т (около 6 6400 автомобилей). Стоимость баржи составляет 1,68 млн долл.. Владельцы судна надеются увеличить. КПД солнечных панелей на судне: нынешние 0,2% - это начало и можно ожидать появления новых панелей, способных забей зпечиты хотя бы 50% необходимой кораблю энергиинергії.

С солнечной энергии можно получать высокотемпературное тепло (до 3800 °. С) в печах для промышленных целей. Действуют такие печи по тому же принципу, что и солнечные электростанции с парогенератором: си истема гелиостатов направляет солнечные лучи на большое параболическое зеркало, в фокусе которого размещаются пробы металлов, сплавов или минералов для плавки сравнению с обычными печами солнечные имеют низ ку преимуществ: расплавленная вещество не соприкасается с топливом или плавильным тиглем, плавку можно осуществлять в любой атмосфере, и такая печь почти не загрязняет окружающую средще.

За использованием солнечной энергии на душу населения первое место в мире занимает. Кипр, где почти 90% домов и гостиниц оснащены солнечными водонагревателями. В. Израиле солнечная энергия обеспечивает примерно но 65% горячего водоснабжения. А в. Испании, согласно законодательству, каждый новый строящийся, должен быть оборудован системой питания от солнечной энергии. В. Китае действует масштабная государственная прог рама поддержки развития технологий для получения электроэнергии из солнечного света. В. Китайской академии наук утверждают, что к 2050 г. Солнце должно стать основным источником энергии в странахраїні.

Испанская компания Abengoa Solar завершила последние тестовые испытания крупнейшей в. Европе CEC, которая будет обеспечивать электроэнергией жителей. Севильи"Солнечная башня"состоит из 1200 зеркал, как ки, возвращаясь за. Солнцем, фокусируют отраженный свет на вершине башни высотой 160 метров. Полученное таким образом тепло превращает воду в пар, вращает турбину,. В конструкции электростанции пере дбачени сотни гелиостатов, превращающие свет в электричество и проводят тепло в специальную турбину, также проводит электрический ток. Всего на станции работает 1255 гелиостатов. Мощность составляла во 20. МВт - этого достаточно для энергоснабжения 10 тыс. домов испанского города. Севилья. В 2013 г. Испания планирует получать от солнечных установок, расположенных на территории около 300. МВт эл оенергит електроенергії.

Франция объявила о своих намерениях стать мировым лидером по солнечной энергетики и планирует довести мощность своих солнечных электростанций до 300. МВт. На сегодня. Франция является четвертой в. Евросоюзе страна й по мощности солнечных электростанций (установленная мощность - 69. МВт).

Итак, главными преимуществами использования солнечной энергии являются: экологическая чистота, надежность и возможность длительной эксплуатации, безопасность (наличие автоматической защиты от короткого замыкания, п перегрева, перегрузок приборов; разрядки аккумуляторов), простота монтажа и разборки, устойчивость к воздействию природных факторе.

Однако следует сказать и о некоторых ее недостатки. Во-первых, из-за относительно небольшую величину для солнечной энергетики требуется использование больших земельных площадей под электростанции (например, для CEC мощность ностью 1. ГВт это может быть несколько десятков квадратных километров). Но этот недостаток не столь значительно - например, гидроэнергетика выводит из пользования значительные участки земли. К тому же фотоэлек ични элементы на больших CEC устанавливаются на высоте 1,8-2,5 м, что позволяет использовать земли под электростанциями для сельскохозяйственных нужд, например, для выпаса скота. Проблема поиска в елико площадей земли под солнечные электростанции решается в случае применения солнечных аэростатных электростанций, пригодных как для наземного, так и для морского и высотного базированияання.

Во-вторых, CEC не работает ночью и недостаточно эффективно работает в утренних и вечерних сумерках. При этом пик потребления электроэнергии приходится именно на вечерние часы. Кроме того, мощность электростанции й может стремительно и неожиданно колебаться вследствие изменений погоды. Для преодоления этих недостатков нужно или использовать эффективные электрические аккумуляторы (на сегодня это пока нерешенная проблема), аб в строить гидроаккумулирующие станции, которые тоже занимают большую территорию, или использовать концепцию водородной энергетики, которая также пока далека от экономической эффективности. Проблема зависимости мощно сти солнечной электростанции от времени суток и погодных условий может быть решена сооружением солнечных аэростатных электростанций. Еще один путь решения проблемы - строительство гибридных электростанций, то бы то днем ??электроэнергия вырабатывается параболическими концентраторами, а ночью - с природного газ газу.

В-третьих, солнечные фотоэлементы дорогостоящие. Вероятно, с развитием технологии этот недостаток будет преодолен течение 1990-2005 гг цены на фотоэлементы снижались в среднем на 4% ежегоднооку.

Еще одним недостатком является недостаточный. КПД солнечных элементов (вероятно, вскоре эта проблема будет решена). Кроме того, поверхность фотоэлектрических панелей периодически нужно очищать от пыли и других загр руднень. Учитывая, что их площадь достигает нескольких квадратных километров, это можно считать серьезным недостаткомом.

Эффективность фотоэлектрических элементов значительно снижается при их нагревании, поэтому возникает необходимость в установке систем охлаждения, обычно водяных. Снижается она также и через. ЗО лет эксплуат ции, что тоже относится к проблемным вопросамь.

Несмотря на экологическую чистоту получаемой энергии, сами фотоэлементы содержат ядовитые вещества, например, свинец, кадмий, галлий, мышьяк и т.д., в их производстве используются также другие опасные ни вещества. Современные фотоэлементы имеют ограниченный срок эксплуатации (30-50 лет), их активное применение предусматривать возникновения проблемы их утилизации. Поэтому в последнее время начинает активно развивать ися производство тонкопленочных фотоэлементов, в составе которых содержится около 1% кремния, благодаря чему они дешевле в производстве, но пока имеют меньшую эффективностьть.

Следовательно, солнечное излучение является общедоступным и неисчерпаемым источником энергии. Теоретически солнечная энергетика отличается полной безопасностью для окружающей среды (если не принимать во внимание имеющиеся ность ядовитых веществ в фотоэлементах).

Но перспективы дальнейшего развития солнечной энергетики несколько уменьшаются из-за глобального затемнения, то есть антропогенное уменьшение солнечного излучения, доходящего до поверхности. Земли.