СОЛНЦЕ… и ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

" Солнечная энергия - это возможность извлечь выгоды сразу в двух направлениях, - сказал в интервью Би-би-си доктор Джереми Легетт из британской компании Solar Century. - На Земле 2 миллиарда человек нуждаются в этой технологии, и она уже реально конкурирует с другими источниками энергии, которыми они располагают - керосином, например. Даже в индустриальном мире, в облачных странах - таких как Великобритания - мы можем получать все необходимое нам электричество из солнечных панелей, установленных на высоких зданиях".

Солнце - неисчерпаемый источник энергии - ежесекундно дает Земле 80 тысяч миллиардов киловатт, то есть в несколько тысяч раз больше, чем все электростанции мира. Нужно только уметь пользоваться им. Например, Тибет - самая близкая к Солнцу часть нашей планеты - по праву считает солнечную энергию своим богатством. На сегодня в Тибетском автономном районе Китая построено уже более пятидесяти тысяч гелиопечей. Солнечной энергией отапливаются жилые помещения площадью 150 тысяч квадратных метров, созданы гелиотеплицы общей площадью миллион квадратных метров.

Солнечное теплоснабжение получило развитие во многих зарубежных странах. Большинство установок солнечного теплоснабжения оборудовано солнечным коллектором. Только в США эксплуатируются солнечные коллекторы площадью 10 млн. м2, что обеспечивает годовую экономию топлива до 1,5 млн. т. В нашей стране аналогичная площадь не превышает 100 тыс. м2.

Эффективный солнечный водонагреватель был изобретен в 1909 г. После второй мировой воины рынок захватили газовые и электрические водонагреватели благодаря доступности природного газа и дешевизне электричества.

Солнце — источник энергии очень большой мощности. 22 дня солнечного сияния по суммарной мощности, приходящей на Землю, равны всем запасам органического топлива на Земле. Проблема в том, как использовать солнечную энергию в производственных и бытовых целях.

ПОТЕНЦИАЛ ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКИ В ЦИФРАХ

Для оценки возможностей солнечной энергетики округленно считают, что плотность потока солнечной радиации вне атмосферы Земли равна 1.4 кВт/м2, а на уровне океана на экваторе в полдень 1 кВт/м2. Общая мощность солнечной радиации, перехватываемой нашей планетой, составляет 1.7*1014 кВт. Эта колоссальная мощность примерно в 500 раз превышает предельные и вряд ли достижимые потребности человеческой цивилизации, которые, по оценке Римского клуба, могут составить 3*1011 кВт. Если оценить всю солнечную энергию, которую наша планета получает за один год, то она составит 1018 кВт/час, что примерно в 10 раз больше энергии всех разведанных и неразведанных ископаемых топлив, включая и расщепляющие вещества. Из общего количества поступающей на Землю солнечной радиации около 30% немедленно отражается в космос в виде коротковолнового излучения, 47% адсорбируется атмосферой, поверхностью планеты (сушей и океаном) и превращается в тепло, которое большей частью рассеивается в космос в виде излучения, другие 23% вовлекаются в процессы испарения, конвекцию, осадки и кругооборот воды в природе. Небольшая часть, около 0.2%, идет на образование потоков в океане и атмосфере, включая и океанские волны. И только 0.02% захватывается хлорофиллом зеленых растений и поддерживает жизнь на нашей планете. Малая доля от этих 0.02% обеспечила миллионы лет назад накопление на Земле запасов ископаемого топлива – угля, нефти, природного газа.

Солнечная энергия уверенно завоевывает устойчивые позиции в мировой энергетике. Привлекательность солнечной энергетики обусловлена рядом обстоятельств:

·  Солнечная энергетика доступна в каждой точке нашей планеты, различаясь по плотности потока излучения не более чем в два раза. Поэтому она привлекательна для всех стран, отвечая их интересам в плане энергетической независимости.

·  Солнечная энергия - это экологически чистый источник энергии, позволяющий использовать его во все возрастающих масштабах без негативного влияния на окружающую среду.

·  Солнечная энергия – это практически неисчерпаемый источник энергии, который будет доступен и через миллионы лет.

Основными направлениями использования солнечной энергии считаются:

·  прямое превращение солнечной энергии в электрическую энергию;

·  получение тепла путем абсорбции солнечного излучения.

ЧТО ТАКОЕ СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ

Радиация представляет собой перенос тепла через пространство при помощи электромагнитных волн; большинство предметов, стоящих на пути видимого света, препятствуют распространению тепловой энергии в виде излучения. Как мы знаем, Земля получает тепло от Солнца путем радиации. Радиация тепла осуществляется главным образом за счет невидимого длинноволнового излучения. Мы чувствуем излучение тепла горячей плитой даже тогда, когда она недостаточно горяча. Тепло постоянно переносится излучением от более теплых предметов к более холодным пропорционально разности их температур и расстоянию между ними. Тот же эффект, хотя и менее явный и труднее воспринимаемый, получается тогда, когда мы, сидя у окна зимней ночью, ощущаем холод: как источник тепла наше тело излучает его в холодную ночную атмосферу и в течение этого процесса охлаждается. Из трех основных способов теплообмена радиация труднее всего поддается количественному определению.

Теплопроводность. Из факторов, влияющих на степень передачи тепла за счет теплопроводности, наиболее важным при оценке сезонной потери тепла является термическое сопротивление строительных материалов. Все материалы обладают определенным конечным сопротивлением тепловому потоку; материалы, имеющие особо высокую величину, называются изоляционными. Противоположным по смыслу термическому сопротивлению является коэффициент теплопередачи, показывающий, какое количество тепла будет перенесено через здание во внешнюю среду зимой и получено от нее летом.

Конвекция - явление, состоящее в теплопередаче путем движения теплоносителей, т.е. жидкостей или газов. Нагретый теплоноситель может перемещаться или быть перемещаем в более холодную зону, где он отдаст свое тепло для нагрева этой зоны. Нагретая вода со дна чайника, стоящего на плите, поднимается вверх и смешивается там с более холодной водой, распространяя тепло и нагревая всю массу намного быстрее, чем это происходило бы только за счет теплопроводности.

Жилой дом, оборудованный калорифером, обогревается таким же способом. Воздух нагревается газовой горелкой и подается в жилые помещения. Поскольку предметы в доме холоднее, чем горячий воздух, поступающий от горелки, тепло от воздуха передается помещению.

Нагретые теплоносители могут перемещаться путем естественной конвекции. При нагреве теплоноситель расширяется, распространяется в окружающей его более холодной среде и поднимается вверх. Более холодный теплоноситель занимает его место и в свою очередь нагревается. В то же время нагретый теплоноситель перемещается затем в место, где тепло поглощается, охлаждая теплоноситель. Охлажденный таким образом теплоноситель, становясь тяжелее, стремится опуститься вниз, и цикл повторяется. Если мы хотим лучше использовать запасенное в теплоносителе тепло или если мы хотим повысить интенсивность переноса тепла по сравнению с естественной конвекцией, то для перемещения нагретого теплоносителя можно воспользоваться насосом или вентилятором. Следует отметить, что конвекция и теплопроводность как физические явления проявляются одновременно. Тепло от нагретой поверхности передается теплоносителю в результате теплопроводности до того, как это тепло будет унесено потоком; тепло от нагретого теплоносителя также передается холодной поверхности теплопроводностью. Чем больше разность температур между теплой и холодной поверхностями, тем больше тепловой поток между ними.

Практическая задача, стоящая перед разработчиками и создателями различного вида солнечных установок, состоит в том, чтобы наиболее эффективно "собрать" этот поток энергии и преобразовать его в нужный вид энергии (теплоту, электроэнергию) при наименьших затратах на установку. Простейшим и наиболее дешевым способом использования солнечной энергии является нагрев бытовой воды в так называемых плоских солнечных коллекторах. Наиболее эффективно это решается с помощью коллекторов из термопластов.

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль