Способы и особенности использования энергии солнца на земле

Где используется солнечная энергия?

О том, чтобы использовать солнечную энергию в своих целях, человек начал задумываться сравнительно недавно, хотя на практике пользовался ей на протяжении всей своей истории. Идея об аккумулировании и практическом применении возникла в начале XX века, но технологических возможностей для этого на то время не было. Прорыв совершился в конце века, когда появились фотоэлектрические панели, способные производить электроэнергию в ощутимых количествах. Вопрос важный и заслуживает подробного рассмотрения.

Использование энергии Солнца на земле является повсеместным, хоть и неосознанным явлением. Оно настолько обыденно и привычно, что люди редко задумываются о возможностях и перспективах солнечной энергетики. Однако, специалисты в разных отраслях научной и производственной деятельности давно разрабатывают технологии, позволяющие получать бесплатную и неиссякаемую энергию.

Если несколько десятилетий назад все ограничивалось нагревом воды в емкостях для летнего душа на дачном участке, то сегодня существуют различные способы использования солнечной энергии, наиболее развитые в следующих отраслях:

  • космос и авиация;
  • сельское хозяйство;
  • обеспечение энергией спортивных и медицинских объектов;
  • освещение участков частных домов или городских улиц;
  • использование в быту;
  • электрификация экспедиций, передвижных исследовательских или военных пунктов и т.д.

Этот список не будет полным, если не назвать СЭС, электростанции, где используется солнечная энергия. В последние годы их немало построено в США, Испании, ЮАР и других странах. Их мощность пока еще не способна превзойти уровень ГЭС, но технологии не стоят на месте и перспективы развития весьма многообещающие. Можно с уверенностью сказать, что через пару десятков лет на вопрос: «Где используется энергия Солнца на Земле?» можно будет услышать ответ: «Везде».

Видео

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.

Работа комплекса

Теоретически каждый из нас может произвести расчет солнечной установки. Ведь известно, что, пройдя путь от единственной звезды нашей галактической системы до Земли, поток световых лучей принесет с собой энергетический заряд, равный 1367 Вт на квадратный метр. Это так называемая солнечная постоянная, которая существует на входе в атмосферные слои. Такой вариант возможен только при идеальных условиях, которых в природе просто не существует. После прохождения атмосферы солнечные лучи принесут на экватор 1020 Вт на квадратный метр. Но из-за смены дневного и ночного времени суток мы сможем получить в три раза меньшее значение. Что касается умеренных широт, то здесь меняется не только длительность светового дня, но и сезонность. Таким образом, получение электроэнергии в местах, далеких от экватора, при расчете нужно будет уменьшить еще в два раза.

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.

Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения

  • Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.
  • гелиотермальная энергетика — Нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой для последующего использования нагретой воды в отоплении или в паровых электрогенераторах).
  • Термовоздушные электростанции (преобразование солнечной энергию в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор).
  • Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество — запаса пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду.

Солнечные батареи на крыше здания Академии наук России

Теги