Удивительные факты о солнечной энергии Научно-популярные статьи на сайте интернет-магазина ЭнергоМе

Солнечная энергия на информационном портале «Clean Energo»

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.

Числа и показатели для излучения энергии солнца

Разберёмся для начала в терминах и основных показателях. Прежде всего, это солнечная постоянная, значение которой равняется 1367 Вт. Как раз такая цифра в соотношении с поступившим количеством энергии попадает на один квадратный метр поверхности нашей планеты. Естественно в виду того, что лучам солнца препятствуют слои атмосферы, проникает несколько меньшее количество энергии. К примеру, в экваториальной зоне оно равняется 1020 Вт. Прибавив к этому частые смены времени дня и ночи, угол падения лучей солнца, можно увидеть, что показатели снижаются ещё как минимум в три раза.

Ни раз, задавая себе вопрос: «откуда берётся солнечная энергия?», учёные разных стран и в разное время пытались ответить на него, применяя различные гипотезы и теории. Но, уже начиная с 19 века, подобный интерес приобрёл иной характер. И на сегодняшний день обозначились более конкретные и чёткие постулаты в отношении солнечных источников энергии. Удалось установить, что в ходе процесса взаимодействия четырёх атомов водорода с последующим переходом в состоянии ядра гелия и происходит это превращение с выделением большого количества энергии.

Рассмотрим для наглядности энергию, выделяемую при формировании одного грамма водорода. Соотнести её можно с энергией полученной при сжигании пятнадцати тонн бензина. Цифры говорят сами за себя.

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.

Размещение и типы солнечных панелей

Такие панели можно размещать где угодно. Важно учитывать лишь большое количество солнечного света, которое должно без преград попадать на поверхность солнечной панели. Хорошим вариантом будут солнечные батареи для дома. Говоря попросту, это фото-пластины, которые устанавливаются либо на крыши загородных или многоквартирных домов.

Так же успешно применяются тонкоплёночные панели для преобразования солнечных лучей. Их разительным отличаем, является толщина, это даёт возможность размещать подобные панели практически в любом месте. Но коэффициент полезного действия у них на порядок ниже, чем у фото-пластин. Поэтому использование тонкоплёночных панелей будет целесообразно исключительно при небольшой поверхности для установки, например на балконе обычного многоэтажного дома или на крышке портативного компьютера.

Читайте также:  Легенда ралли Москвич 412

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.

Сферы применения солнечной энергетики

Спектр применения энергии солнца крайне широк. Уже сейчас её используют на заводах, при строительстве, успешно применяют в химической промышленности, реализуют проекты отопительных установок воды для зданий и это лишь не многие примеры. Многие считаю, что применение солнечной энергетики — это процесс сравнительно недавний. Но, уже начиная с 1955 года, эти методы успешно применялись в строительстве автомобилей. Тогда и был выпущен первый прародитель нынешних электрокаров, которые успешно производят такие авто-гиганты как Honda, Toyota, Mitsubishi и другие.

Уже сегодня по всему миру в обиход входят установки при помощи, которых можно нагревать воду дома, готовить пищу и освещать жилые помещения. Ярким примером могут служить солнечные печи, состоящие из фольгированного картона, которые по инициативе ООН были предоставлены беженцам в разных странах переживающих сложную политическую обстановку. А на территории Узбекистана, например находится крупнейшая печь, успешно используемая при плавке различных металлов и термической обработке, но это уже совсем иные масштабы в отличие от бытовых.

Самыми необычными примерами где использовалась энергия, полученная от солнца являются:

  • Футляр с фотоэлементом для телефона, который одновременно является и зарядкой;
  • Сумка для похода (рюкзак), на задней стороне которой прикреплена солнечная панель, при помощи неё можно зарядить планшет, телефон, да и вообще любое устройство средних размеров;
  • Одежда с применением специального материала, который генерирует энергию от солнечного света, а затем при помощи специальных устройств направляет её в подключенные устройства.

Применение солнечной энергии

Ежегодно используемое нами количество полезных ископаемых равно тому количеству, которое былопроизведено природой за миллионы лет.

Эти запасы ограничены и, по мнению многих специалистов, более половина из них исчерпывается в течение одной человеческой жизни. Этот факт должен нас подвигнуть на действия, направленные на получение энергии из возобновляемых источников: воды, ветра, земли, солнца. Солнце является неисчерпаемым источником энергии. Ежегодно на землю попадает большое количество солнечного тепла, которое в 14000 раз больше всемирно-потребляемой энергии.

Наибольшим опытом использования солнечной энергии обладают богатые страны западной Европы. При помощи различных форм, финансовых стимулов, население данных стран все больше и больше инвестиций вкладывает в возобновляемые источники энергии. Больше всего солнечных коллекторов в Европе установлено в Австрии и Греции, где на 1000 жителей приходится около 300 квадратных метров солнечных коллекторов.

Где мы можем применить солнечный нагрев, и как эта система работает на практике? Проще говоря, гелиосистемы мы можем использовать везде, где нужна горячая вода, а также обогрев помещений и подогрев воды в бассейнах. Также они могут быть использованы в сельском хозяйстве и промышленности в качестве источника тепла или наоборот холода.

Основой гелиосистемы является солнечный коллектор — солнечные лучи проходят через безопасное солярное стекло с хорошей пропускной способностью и попадают на высокоэффективное селективное покрытие абсорбера. При помощи незамерзающего теплоносителя тепло передается в бак-накопитель или на теплоприемник. Гелиосистема в большинстве случаев не является единственным источником тепла, для нагрева воды в баке в качестве дополнительного источника тепла необходимы, например камин, котел или электрический ТЭН. Данные источники используются в основном в то время, когда долго нет солнца или в зимние месяцы, когда интенсивность солнечного излучения снижается.

Читайте также:  Объем двигателя - что такое рабочий объём двигателя автомобиля AvtoTachki

Существует несколько типов солнечных коллекторов разных конструктивных решений. Ведущим Европейским производителем плоских термических солнечных коллекторов является компания ThermoSolar Viar. В настоящее время здесь производят более 10 типовых моделей с обозначением TS. Наиболее востребованным коллектором является тип TS300 с очень хорошим соотношением цены и производительности. Предприятие ThermoSolar является одним из не многих мировых производителей солнечных коллекторов, которые сосредотачивают в одном месте прессование коллекторных ванн, производство селективных конверсионных поверхностей, монтаж коллекторов и производство несущих конструкций. Можно сказать, что гордостью производителя является уникальный плоский вакуумный коллектор, не имеющий аналогов в мире. В отличие от трубчатого вакуумного коллектора данный тип может быть легко встроен в кровлю и фасады зданий, также он более устойчив к экстремальным погодным условиям. Укомплектованные коллекторы проходят тщательные испытания, в лабораторных условиях симулируются режимы работы направленные на контроль эксплуатационных характеристик и долговечности коллектора.

В центрально-европейских климатических условиях гелиосистемы чаще всего используются для нагрева воды, дежурного отопления зданий и нагрева воды в бассейнах. Непосредственно перед монтажом необходимо правильно выбрать схему гелиосистемы в зависимости от того, для какой цели она будет служить. Для нагрева горячей воды в семейных домах, предприятие ThermoSolar предлагает экономичные и оптимально подобранные комплекты, в остальных случаях перед монтажом необходимо разработать проект. Чаще всего коллекторы устанавливаются на южной стороне незатененной, наклонной или ровной кровли. Если такой крыши нет, коллекторы можно разместить также на фасадах зданий или на других подходящих поверхностях.

Преимущество инсталляции в новых домах состоит в том, что там не делается стандартное распределение горячей воды, а существует возможность дополнительных ответвлений, которые ведут, например к стиральной или к посудомоечной машине.

Использование нагретой воды в стиральной или посудомоечной машине является другим вариантом увеличения рентабельности гелиосистемы, это позволяет одновременно сократить объем вложенных средств. В реальных условиях за срок службы солнечной установки, средства, вложенные в ее реализацию, многократно окупаются. Гелиосистемы — это не только модная тенденция новых городов, в деревнях можно просто установить коллекторы как на старые, так и на новые постройки.

В области Коберовы в Чешской республике был реализован проект строительства 13 энергетически-пассивных домов. Они разработаны так, чтобы потребление энергии при эксплуатации было значительно ниже, чем в обычных семейных домах: — «Составной частью каждого дома является воздухонагревательный отопительный блок, который обеспечивает отопление и проветривание объекта. Интегрированный накопитель тепла, имеющийся в каждом объекте, обеспечивает аккумуляцию энергии из солярных панелей, а также от камина. Одновременно он оборудован электрокотлом и энергия, полученная от коллекторов, камина или электрических ТЭНов передается в воздухотехнический блок или идет на горячее водоснабжение. В наших домах солнечные коллекторы используются, прежде всего, для того, чтобы покрывать потребление энергии для нагрева воды в среднем на 60-70 процентов».

На примере таких семейных домов видно, что правильно выбранные и установленные солнечные коллекторы являются также эстетической деталью и практически незаметны в окружающей среде. Если вы планируете использовать гелиосистему для обогрева помещений и нагрева воды в бассейне — коллекторное поле должно быть больше и без проекта здесь уже не обойтись. Гелиосистемы для обогрева бассейнов часто выгодно комбинируются с подогревом горячей воды или дежурным отоплением помещений.

Энергия солнца огромна, и люди должны научиться ею правильно пользоваться. Если вы сделаете выбор в пользу данного чистого источника энергии — почувствуете это на своих кошельках, например в виде низких платежей за энергию. В тоже время вы будете способствовать тому, что в атмосферу будет попадать меньше вредных выбросов и окружающая среда будет оздоравливаться. Необходимо помнить, что 1 коллектор в течение одного года способен на 300 или 500 кг уменьшить количество углекислого газа в атмосфере, которое бы возникло при нагреве воды при помощи углеводородных видов топлива.

Преимущество использования энергии Солнца на Земле

Энергия – это жизненная кровь социально-экономического развития. Использование энергии значительно эволюционировало за последние десятилетия в том числе и от Солнца.
Практическое использование энергии Солнца может оказаться более чем достаточным, чтобы удовлетворить спрос для всех энергетических систем необходимых для жизни человека.

Читайте также:  Пленка защитная для кузова оклейка капота авто и отзывы о покрытии

Доля ресурсов солнечных лучей, достигающих поверхности Земли, могла бы полностью обеспечить потребность глобального потребления если бы их можно было бы обуздать.

1 иоттаватт (10 24 Вт) энергии достигает поверхности Земли в год от Солнца, что примерно в 10 11 раз превышает спрос на первичные ресурсы в мире, но самый большой вопрос как эти ресурсы обуздать.
Для сравнения в 2018 году 20 400 TВт (20,4 х 10 12 Вт) электричества было произведено во всем мире.

Доступный солнечный ресурс

Общий спектр электромагнитных волн, излучаемых Солнцем, определяется как солнечное излучение или инсоляции света. Только небольшая часть этого излучения попадает на Землю. Солнечный свет, который попадает на поверхность Земли содержит видимый, инфракрасный и ультрафиолетовый свет. Время в пути для солнечного света от Солнца до Земли составляет примерно около 8 минут.
Доступный солнечный ресурс в различных местах нашей планеты различен. Тропические регионы предлагают лучший ресурс, чем более умеренные широты. Например, средняя мощность облучения в Европе составляет около 1000 Вт/ч на квадратный метр по сравнению с 1800 Вт/ч на Среднем Востоке. Используя сегодняшнюю технологию полупроводниковых солнечных батарей, поле площадью 500 на 500 км смогло бы произвести всю электроэнергию используемую в России. По мере того как технология будет все больше и больше доступна потенциал использования энергии солнца как главный источник низкоуглеродистой энергии будет расти.

Сейчас фотоэлектрические системы могут обеспечить 276 х 10 6 МВт/ч энергии, что эквивалентно только 1% от глобального спроса. Хотя за свой срок службы типичный фотоэлектрический модуль в солнечном климате будет производить более чем в двадцать раз больше электроэнергии, первоначально используемой для его производства.
Использование энергии солнца считается более экологичным, чем обычные способы использования источников, таких как ископаемое топливо и уголь. Солнечная энергия на сегодняшний день является крупнейшим энергетическим ресурсом на Земле.

Откуда Солнце берет энергию

На Солнце происходит термоядерная реакция. Чистая масса до и после процесса деления или слияния отрицательна; другими словами, в ядерной реакции происходит потеря массы. Эта масса не просто исчезает, а превращается в энергию. Ядерный синтез водорода в гелий – это процесс, благодаря которому солнце дает нам энергию.
Фактически Солнце каждую секунду превращает около 620 миллионов метрических тонн водорода в гелий. 99% от ядерного синтеза генерируется внутри 24% радиуса Солнца, которая течет наружу через несколько различных слоев, прежде чем уйдет как солнечный свет.

Но не волнуйтесь: по данным, у нашего светила осталось еще 6,5 миллиардов лет термоядерных процессов, прежде чем оно выключится.

174 петаватта (PВт) в виде солнечной радиации (или инсоляции – облучение поверхности) попадает в нашу атмосферу.
Почти треть из них отражается обратно в космос. Остальные, 3 850 000 эксаджоулей (1 эксаджоуль равен 277,78 ПВт∙ч (петаватт-час)) поглощаются атмосферой, облаками, океанами и сушей. Это количество энергии за час больше в 8640 раз, чем необходимо общее потребление во всем мире. По другому один час облучения поверхности нашей планеты эквивалентен мировому потреблению в течение всего года.

К сожалению, обуздать всю эту энергию от нашей звезды невозможно.

Вот некоторые другие интересные сравнения, которые помогут понять огромный потенциал энергии Солнца:

  • один год от солнечных лучей, достигающих поверхность Земли, в два раза больше всех невозобновляемых ресурсов, включая ископаемое топливо и ядерный уран.
  • солнечная энергия, которая каждую секунду попадает на Землю, эквивалентна 4 триллионам 100-ваттных лампочек.
  • энергия, которая падает на одном квадратном километре в год, эквивалентна 3 миллионам баррелей нефти.

Производство солнечной энергии

Использование энергии солнца возможно с помощью фотоэлектрических систем. Принцип работы солнечного элемента в преобразовании солнечного света непосредственно в электричество.

Когда полупроводниковые панели подвергаются действию света, они производят направленный ток. Инвертор после этого преобразовывает постоянный ток в электричество переменного тока который распределяется через электрические сети. Возможно использование постоянного тока от полупроводниковых панелей или в комбинации с различными устройствами преобразования тока.

Солнечный фотоэлемент является самым маленьким полупроводниковым устройством, которое преобразует солнечный свет в электрическую энергию. Модуль представляет собой сборку ячеек последовательно или параллельно соединенных для увеличения напряжения и/или тока. Панель-это сборка модулей на конструкции. Массив – это сборка панелей на площадке.

Ссылка на основную публикацию
Удаление сажевого фильтра Renault рено
Renault Grand Scenic 1 Специалисты RAM tuning произвели работы по программному отключению сажевого фильтра и клапана ЕГР турбо-дизельного двигателя Renault...
Тюнинг ГАЗ 3102 своими руками — особенности модернизации салона, кузова и двигателя волги
Тюнинг ГАЗ 3102 своими руками - особенности модернизации салона, кузова и двигателя волги Выполняя тюнинг ГАЗ 3102, водители стремятся улучшить...
Тюнинг ГАЗ-21 своими руками кузова, салона, двигателя
GAZ-21 Concept Построив в 2007 году на базе малолитражной Тойота Сера свою трумфальную самоделку «Yellow Submarine», самодеятельный автостроитель из Иркутска...
Удаленный доступ к настройкам роутера ASUS
5 Лучших бесплатных DDNS сервиса; Записи обо всём Во-первых, что такое динамический DNS? Динамический DNS (DDNS или DynDNS) — это...
Adblock detector