Солнечная энергетика

Солнечная энергетика. Плюсы и минусы.

К преимуществам можно отнести:

1. Воссоздаваемость

Солнечная энергия является возобновляемым источником энергии, в отличии от таких ископаемых видов топлива (невозобновляемы источники энергии) как уголь, нефть, газ, которые по последним данным могут восстанавливаться, но с очень маленькой скоростью, что в будущем их уже не будет хватать для снабжения энергией всего населения планеты.

Солнечная энергия неисчерпаема, ее нельзя выработать слишком много, и её всегда хватит на абсолютно все нужны человечества на протяжении еще многих поколений.

3. Количество энергии

Количество энергии от Солнца на Землю ежегодно поступает около 1 миллиарда тераватт-часов, в то время как человечество производит примерно 20 тысяч тераватт-час в год, то есть, 0,002% от солнечной энергии, что приходит на Землю.

Бесшумность систем солнечной энергетики достигнута благодаря тому, что в ней нет движущихся частей, как например в ветровой установке большой мощности, где есть ротор.

Солнечная энергия – это то, что можно использовать для отдаленных регионов любой страны, где нет централизованного энергоснабжения. Эту энергию можно использовать как нагревательный элемент, как вспомогательное оборудования для увеличения объема добычи пресной воды в дальних населенных пунктах Египта, и конечно это один из основных источником энергии для международной космической станции (МКС) и спутников, так как в космосе мощность солнечного излучения гораздовыше чем на поверхности Земли.

Используя солнечные панели в качестве альтернативного источника энергии, владельцы зданий и частных домов получат большую экономию. Решающим фактором в области обслуживания является то, что затраты на обслуживание очень низкие. Для обслуживания солнечных панелей необходимо лишь несколько раз в год чистить их, в то время как гарантия производителя начинается от 10 лет.

Солнечная энергия поступает в те места, где светит солнце, то есть абсолютно во все части планеты, как на экватор так и в северные широты, что позволяет добывать солнечную энергию повсеместно.

Экология, одна из самых острых проблем в современном мире. С экологической проблемой человечество борется всеми силами, но преимущественное использование невозобновляемого топлива приводит к обширному загрязнения окружающей среды, огромное количество отходов складируются на огромных территориях, что уже пагубно сказывается на природе и здоровье человека. В то время как солнечная энергетика является самой экологически безопасной энергией, так как при установке солнечных панелей и всего сопутствующего оборудования практически не выбросом вредных веществ в окружающую среду.

Солнечная энергетика не стоит на месте. Каждый год появляются все новые разработки из более лучших материалов, увеличивается КПД солнечной панели, что позволяет солнечным панелям занимать все меньше места и вырабатывать все больше энергии. Современные разработки в области технологии изготовления солнечных панелей позволят увеличить КПД в обозримом будущем до 50%.

В недостатках можно выделить следующее:

Это является частой причиной отказа приобретать солнечные панели, так как на начальном этапе они требуют больших вложений и люди не могу себе этого позволить. Но во многих развивающихся странах правительство помогает своим гражданам приобрести и установить солнечные электростанции, выдавая им кредиты и помогая им оформить все нужные документы для этого. В этой области Россия очень сильно отстает, и поэтому это является проблемой для большого процента населения.

Как упоминалось ранее, солнечная энергия является самым экологически чистим видим энергии. Но для ее добычи необходимо производить солнечные панели, при производстве которых в атмосферу выбрасываются парниковые газы, и химические соединения, опасные для окружающей среды и человека.

Один из самых важных параметров электроэнергии является средняя плотность мощности на квадратный метр (м2), который измеряется в Вт/м2 и количество энергии, которые можно получить с единицы площади. Для солнечной энергетики этот показатель в среднем равен 170 Вт/м2, данное значение больше чем у всех используемых возобновляемых источников энергии, но в сравнении с традиционными источниками энергии (нефть, уголь, газ, атомная энергия) этот показатель гораздо ниже. Что приводит к увеличению площади солнечный панелей для добычи 1 кВт энергии.

Солнце не светит ночью, и в пасмурные дни количество вырабатываемой энергии ощутимо снижается, что во многих случаях делает солнечную энергию не основным источником электроэнергии. Но даже учитывая эти факторы, солнечная энергия остается гораздо стабильнее, чем, например, также распространённая ветроэнергетика.

Аккумуляторные батареи нужны в данной отрасли для аккумулирования энергии и периодического сглаживания неравномерного поступления энергии от солнечных панелей. Их главный минус – цена, так как АКБ больших мощностей стоят довольного дорого, и не каждому человеку доступна такая цена. Частичное решение этой проблемы состоит в том, что пиковая нагрузка приходится на светлое время суток, где практически всю нужную энергию вырабатывают солнечные панели.

Для изготовления солнечной панели требуются материалы, которые являются редкоземельными, что увеличивает их стоимость и делает их очень трудными в изготовлении и утилизации. В итоге это приводит к существенному увеличению цен на солнечные панели.

Энергоэффективный дом

Концепция энергоэффективного дома уже много лет пользуется популярность в странах Европы, таких как Германия, Италия, Япония, США, Испания, Китай, Франция, Чехия, Бельгия и Австралия. Хоть эти страны и получают гораздо больше солнца чем большая часть России, но это можно компенсировать за счет увеличения количества солнечных панелей и аккумуляторных батарей.

Пример энергоэффективного дома или дома с нулевым потреблением можно увидеть на рисунке ниже, где все приборы на переменном и постоянном токе будет снабжаться энергией от солнечных панелей.

Схема частного дома с энергоснабжением от солнечных панелей

Эксперты рассказали о плюсах и минусах солнечных батарей для дома

Экологичное энергоснабжение сегодня набирает обороты во всем мире. Его, например, применяют для бытовых нужд в домах, освещения улиц и даже обеспечения работы заводов. Эксперты признают – подобные технологии имеют свои плюсы и минусы. Наш корреспондент выяснил, как предприятия и жители Московской области приходят к альтернативной энергетике и почему использование солнечных батарей не является панацеей для природы.

ВОПРОС УТИЛИЗАЦИИ

‒ Солнечные батареи ‒ это хороший способ организовать работу уличных фонарей или подсветки, однако большой экономической выгоды от них ждать не стоит, ‒ считает технический директор электротехнической компании «Технокомплект» в ОЭЗ «Дубна» Константин Плотников. ‒ Количество вырабатываемой энергии нестабильно и сильно зависит от погоды.

Кстати! Альтернативная («зеленая») энергетика предполагает использование возобновляемых источников, например, ветра, солнечного излучения, приливов, тепла Земли.

В нашей полосе солнечная электростанция может успешно работать «на подхвате» у основной для того, чтобы вырабатывать больше электричества в дневные часы и помогать обеспечивать, например, нужды промышленных предприятий. Однако это должен быть достаточно масштабный объект, которому к тому же потребуется большая площадь для размещения.

Казалось бы, все эти проблемы можно преодолеть ради спасения окружающей среды. Но тут не все так однозначно.

‒ Использование солнечных батарей действительно позволяет сократить выбросы в окружающую среду, ‒ говорит Константин Плотников. ‒ Но в процессе производства панелей используются тяжелые металлы и различные химические соединения, которые не так просто потом утилизировать.

Алла Полякова, председатель Комитета Мособлдумы по экологии и природопользованию:

ТЕЛЕВИЗОРУ ХВАТИТ

‒ Среди наших клиентов много тех, чьи участки в СНТ оказались не подключены к сетям, ‒ рассказывает ведущий специалист компании «Свет ON» в Химках Илья Греков. ‒ Они приобретают у нас автономные солнечные электростанции. Такого оборудования вполне хватает, чтобы обеспечить бесперебойную работу телевизора, холодильника, насоса, бойлера в летнее время.

Специальный аккумулятор запасает энергию, которую солнечные панели собирают за день. Однако на отопление дома этого мало. Себестоимость электричества в итоге получается примерно в три раза выше. Но для тех, кто добровольно или вынужденно оказался отключен от сетей, ‒ это выход. Бензиновый генератор ‒ гораздо менее комфортное, выгодное и экологически чистое устройство.

В России пока нет закона, который бы позволял гражданам продавать излишки электричества. Но разговоры о нем регулярно ведутся.

‒ В ряде стран существует «зеленый тариф», по которому закупается электричество, произведенное с использованием альтернативных источников электроэнергии, ‒ отмечает председатель Комитета Мособлдумы по экологии и природопользованию Алла Полякова. ‒ На государственном уровне нужно поощрять людей, заинтересованных в использовании возобновляемых источников энергии.

ЦЕНА ВОПРОСА

От 150 тыс. руб. ‒ первоначальные вложения в автономную солнечную электростанцию.

15–30 тыс. руб. ‒ цена аккумулятора, который нужно менять раз в несколько лет.

ХОЛОД В ПОМОЩЬ

Современный бизнес постепенно приходит к тому, чтобы за счет оптимизации рабочих процессов снижать энергопотребление, использовать меньше невозобновляемых ресурсов, сокращать выбросы углекислого газа в атмосферу.

‒ На нашем заводе в Истре мы уже третий год используем для подогрева технической воды биогаз, образующийся в процессе очистки сточных вод, ‒ рассказывает менеджер по экологии Coca-Cola HBC Россия Анна Лата. ‒ Благодаря этому удалось снизить потребление природного газа. Также используем естественный холод артезианской воды для охлаждающего оборудования.

Прежде чем попасть в производство напитков, вода из скважины проходит через холодильные установки, поясняет собеседница. Таким образом, удается экономить электричество, которое ранее использовалось для этих целей. За два года предприятие смогло снизить энергопотребление на 5,6%.

Вадим Хромов, заместитель председателя правительства Московской области:

Плюсы и минусы солнечных электростанций

Дата публикации: 18 января 2019

  • Солнце как источник энергии
  • Солнечные электростанции: плюсы и минусы

Солнце — доступный и мощный источник альтернативной энергии. Технологии позволяют применять солнечную энергию как для электроснабжения удаленных населенных пунктов, так и для питания спутников на орбите Земли. Тем не менее, из-за некоторых особенностей солнечные электростанции (СЭС) пока поставляют лишь небольшую долю энергии.

Солнце как источник энергии

Солнце можно сравнить с термоядерным реактором, который прослужит еще 5 миллиардов лет. По мощности излучения 1 метр квадратный площади Солнца сравним с миллионом электроламп. Этой мощи с избытком хватит для обеспечения потребностей людей. Остается только собрать эту энергию и преобразовать ее в удобную для использования форму.

В ясный день на квадратный метр поверхности Земли приходится 1 кВт солнечной энергии. Современная солнечная панель такой же площади может собрать и преобразовать 170 Вт, то есть ее КПД равен 17%. Для того, чтобы заменить энергию всех электростанции Земли гелиоэнергией, нужно всего 66000 квадратных километров гелиопанелей. Такой гелиопарк занял бы всего 1% площади Сахары.

Способы получения тепла и электричества из Солнца:

  • Пассивный способ использования гелиоэнергии очень прост: жидкость помещается в контейнер темного цвета, который нагревается под лучами солнца. Полученное тепло используется, к примеру, для обогрева помещений. В более прогрессивном виде этот способ используется в строительстве, когда сама конструкция здания служит аккумулятором тепла Солнца.
  • Активный способ предполагает использование коллекторов (воздушные, плоские и вакуумные) или батарей. Первые преобразуют энергию Солнца в тепло, вторые — в электричество. Большинство гелиоэлектростанций включают в себя модули из коллекторов или батарей.

Солнечные электростанции: плюсы и минусы

Достоинства солнечных электростанций

  • СЭС — это возобновляемый источник энергии. Еще более 5 млрд. лет жители Земли могут не беспокоиться об истощении солнечного ресурса. По человеческим меркам, это неисчерпаемый энергоресурс, и развитие гелиотехнологий — это существенный вклад в жизнь будущих поколений.
  • Гелиосистемы могут работать в любой точке земли — как на экваторе, так и в Антарктиде. Температура воздуха роли не играет, необходим лишь доступ к солнечному свету.
  • СЭС оказывают минимальное воздействие на окружающую среду. Конечно, и изготовление, и транспортировка , и установка гелиосистем сопровождаются выбросами в атмосферу, но по сравнению с традиционными энергосистемами, эти малозначимые эффекты.
  • В гелиосистемах нет особых движущих узлов, кроме, например, сервопривода, который регулирует расположение панелей в пространстве. Поэтому гелиостанции работают бесшумно. Это позволяет устанавливать СЭС даже на крышах и стенах жилых домов.
  • Солнечные электростанции сохраняют свою эффективность 25 лет. После этого срока некоторые показатели снижаются, но станция продолжает работать. Обновлять систему можно частями, заменяя отдельные модули на новые.
  • Гелиосистемы применяются в разных сферах: они поставляют электричество в труднодоступные регионы, где нет централизованных электросетей; используются для опреснения воды; питают спутники на орбите и так далее.
  • Потенциал СЭС растет с развитием науки. Открытия в квантовой физике и нанотехнологиях позволят увеличить мощность гелиостанций. А инженерный разработки смогут превратить жилое здание в маленькую СЭС.

Недостатки солнечных электростанций

  • Эффективность СЭС зависит от времени суток и погодных условий. По ночам солнце не светит, а в условиях облачности свет слишком рассеянный. Хотя, например, вакуумные СЭС очень чувствительны к инфракрасному излучению, поэтому накапливают гелиоэнергию даже в пасмурную погоду (пусть и с более низкой эффективностью). В основном же, эта проблема солнечных электростанций решается за счет оборудования их аккумуляторами для запасания энергии и последующего ее использования в неблагоприятных для СЭС условиях.
  • Техническое обслуживание гелиостанций. Вне зависимости от типа, гелиопанели регулярно нуждаются в очистке от пыли. Кроме того, некоторые типы панелей могут перегреваться, поэтому они нуждаются в системах охлаждения или вентиляции.
  • Атмосфера над СЭС может нагреваться настолько, что пролетающие над ней птицы просто испаряются. По некоторым источником, над крупными гелиоустановками погибает одна птица каждые две минуты.
  • Хотя гелиоэнергетика считается, в целом, «зеленой» отраслью, изготовление гелиоустановок происходит с выбросом парниковых газов.
  • Современные гелиопанели обладают мощностью энергоносителя около 16-18 Ватт на квадратный метр. Этот показатель можно одновременно считать достоинством и недостатком солнечной электростанции. В этом солнечная энергетика превосходит другие альтернативные источники энергии, но уступает традиционным — углю, газу, нефти и атомной энергии.
  • Гелиоустановки все еще отличаются высокой стоимостью, и это главный спорный момент в их использовании. Это вызвано, например, применением в них редких и дорогих элементов: теллура и индия. Да и аккумуляторные батареи, которые стабилизируют поступление энергии от гелиоустановок, обходятся в немалые суммы. Вопрос стоимости чаще всего решается на государственном уровне, когда власти предлагают субсидии предприятиям и частным лицам для перехода на солнечное электроснабжение.

Если бы не стоимость, СЭС быстро бы стали мировым лидером в альтернативной энергетике.

  • От ночника до электростанции
  • Миниатюрные линзы и зеркала концентрируют солнечную энергию
  • Солнечные панели уже способны обеспечить мир чистой энергией
  • Вращающиеся солнечные установки от V3Solar

Я бы хотел установить себе солнечную батарею в квартиру, ведь летом много солнца, а значит что и электроэнергии много можно съэкономить. А это уже как прибавка к зарплате, что всегда радует!

Помню, как все раньше удивлялись ночным фонарикам, которые днем заряжались от солнца, а ночью сами по себе светились, но сейчас это уже обычное дело. Прогресс движется в правильном направлении. Экологичность и возобновляемость — это наше будущее.

И всё же прогресс не стоит на месте, и каждый из проблемных моментов, тормозящих пока что развитие этого вида электростанций, сегодня активно прорабатывается инженерами и учёными. Шаг за шагом, рентабельность солнечных электростанций постоянно растёт.

Я удивилась, конечно же, когда увидела, что солнечные батареи продают в совершенно обычных магазинчиках электроники. Видела я это в Европе, не знаю, может и в России такое тоже есть. Но за солнечными батареями будущее.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Преимущества и недостатки солнечной энергии

Солнечная энергетика — активно развивающееся направление в энергоснабжении частных и общественных зданий. Каковы плюсы и минусы такого природного источника энергии, как солнечное излучение?

Преимущества солнечной энергии

Говоря о солнечной энергии, в первую очередь, необходимо упомянуть, что это — возобновляемый источник энергии, в отличие от ископаемых видов топлива — угля, нефти, газа, которые не восстанавливаются. По данным NASA еще порядка 6.5 млрд. лет жителям Земли не о чем беспокоиться — приблизительно столько Солнце будет согревать нашу планету своими лучами до тех пор, пока не взорвется.

Потенциал солнечной энергии огромен — поверхность Земли облучается 120 тыс. тераваттами солнечного света, а это в 20 тыс. раз превышает общемировую потребность в ней.

Кроме того, солярная энергия неисчерпаема и постоянна — ее нельзя перерасходовать в процессе удовлетворения нужд человечества в энергоносителях, так что ее хватит в избытке и на долю будущих поколений.

Помимо прочих достоинств солнечной энергии, она доступна в каждой точке мира — не только в экваториальной зоне Земли, но и в северных широтах. Скажем, Германия на данный момент занимает первое место в мире по использованию энергии солнца и обладает максимальным ее потенциалом.

5. Экологическая чистота

В свете последних тенденций в борьбе за экологическую чистоту Земли, солнечная энергетика — это наиболее перспективная отрасль, которая частично заменяет энергию, получаемую от невозобновляемых топливных ресурсов и, тем самым, выступает принципиальным шагом на пути защиты климата от глобального потепления. Производство, транспортировка, монтаж и использование солнечных электростанций практически не сопровождается вредными выбросами в атмосферу. Даже если они и присутствуют в незначительной мере, то по сравнению с традиционными источниками энергии — это почти что нулевое воздействие на окружающую среду.

За счет того, что в системах на солнечном ресурсе нет никаких движущихся узлов, как, например, в генераторах, выработка электроэнергии происходит бесшумно.

7. Экономичность, низкие эксплуатационные расходы

Перейдя на солнечные батареи в качестве автономного источника энергии, собственники частых домов получают ощутимую экономию. Немаловажно и то, что обслуживание систем энергоснабжения на солнечных батареях характеризуется низкими затратами — необходимо лишь несколько раз в год подвергать чистке солнечные элементы, а гарантия производителя на них, как правило, составляет 20-25 лет.

8. Обширная область применения

Солнечная энергия обладает широким спектром приложений — это и выработка электроэнергии в регионах, где отсутствует подключение к централизованной системе электроснабжения, и опреснение воды в Африке, и даже снабжение энергией спутников на околоземной орбите. Не напрасно солярную энергию последнее время называют «народной» — это название отражает простоту ее интегрирования в систему электроснабжения дома, как в случае с фотоэлектрическими, так и с тепловыми элементами.

9. Инновационные технологии

С каждым годом технологии в сфере производства солнечных батарей становятся все более совершенными — тонкопленочные модули вводятся непосредственно в строительные материалы еще на этапе возведения сооружений. Японский концерн Sharp — лидер в производстве солнечных панелей, недавно внедрил инновационную систему прозрачных накопительных элементов для оконного остекления. Современные достижения в области нанотехнологий и квантовой физики позволяют говорить о возможном увеличении мощности солнечных панелей в 3 раза.

Недостатки солнечных источников энергии

1. Высокая стоимость

Бытует мнение, что солнечная энергия относится к разряду дорогостоящего ресурса — это, пожалуй, самый спорный вопрос из всех положительных и отрицательных аспектов ее использования. За счет того, что обустройство дома солнечными накопительными элементами обходится в немалую сумму на начальном этапе, многие государства (но пока не Россия) поощряют использование данного экологически чистого источника энергии путем выдачи кредитов и оформления договоров о лизинге.

За счет того, что солнечный свет отсутствует в ночное время, а также в пасмурные и дождливые дни, солнечная энергия не может служить основным источником электроэнергии. Но, по сравнению с ветрогенераторами , это, все-таки, более стабильный вариант.

3. Высокая стоимость аккумулирования энергии

Аккумуляторные батареи, позволяющие накапливать энергию и сглаживать, в какой-то мере, нестабильность поступления солнечной энергии, отличает высокая цена, доступная не каждому домовладельцу. Упрощает ситуацию тот факт, что пик потребления электроэнергии приходится как раз на светлое время суток.

4. Незначительное загрязнение окружающей среды

Несмотря на то, что по сравнению с производством и переработкой других видов энергоресурсов солнечная энергия наиболее дружественна к природной среде, некоторые технологические процессы изготовления солнечных панелей сопровождаются выбросом парниковых газов, трифторида азота и гексафторида серы.

5. Применение дорогостоящих и редких компонентов

Выпуск тонкопленочных солнечных панелей требует введения теллурида кадмия ( CdTe ) или селенида меди индия галлия ( CIGS ), которые являются редкими и дорогостоящими — это влечет за собой удорожание системы альтернативного энергоснабжения в целом.

6. Малая плотность мощности

Одним из важных параметров источника электроэнергии выступает средняя плотность мощности, измеряемая в Вт/м2 и характеризующая количество энергии, которое можно получить с единицы площади энергоносителя. Данный показатель для солнечного излучения составляет 170 Вт/м2 — это больше, чем у прочих возобновляемых природных ресурсов, но ниже, чем у нефти, газа, угля и в атомной энергетике. По этой причине, для выработки 1 кВт электроэнергии из солнечного тепла требуется значительная площадь солнечных панелей.

Солнечная энергия — плюсы и минусы

Энергия Солнца, как полагают эксперты, — квинтэссенция энергетики, поскольку фотоэлектрические установки не оказывают воздействия на природную среду, бесшумны, не имеют движущихся частей, требуют минимального обслуживания, не нуждаются в воде. Их можно монтировать в отдалённых или засушливых районах, мощность таких установок составляет от нескольких ватт (портативные модули для средств связи и измерительных приборов) до многих мегаватт (площадь солнечных батарей должна составлять при этом несколько миллионов кв. м).

Мир тянется к Солнцу

22 дня солнечного сияния по суммарной мощности, приходящей на Землю, равны всем запасам органического топлива планеты. Проблема в том, как использовать солнечную энергию в производственных и бытовых целях.
«Мы изобрели технологию получения солнечной энергии, однако отстали в её производстве от таких стран, как Германия и Япония, — сказал недавно президент США Барак Обама, — Новые автомобили с гибридными двигателями сходят с наших конвейеров, однако они работают на аккумуляторах, произведённых в Корее».
Помимо Америки на солнечную энергию делают ставки и другие страны.
К примеру, на юге Португалии начались работы по возведению самой большой в мире электростанции, работающей на солнечной энергии. Стоимость проекта оценивается примерно в 58 миллионов евро. Электростанци? будет построена рядом с городом Серпа в 200 километрах к югу от Лиссабона, в самой солнечной провинции Португалии. Специалисты планируют, что электростанция позволит обеспечить электроэнергией до 8000 домов.
Израиль и компания MST также готовятся построить в пустыне Негев электростанцию, работающую на солнечной энергии. Глава компании. Дов Равив, верит в то, что через 30 лет солнечная электростанция будет обеспечивать уже 80% потребности Израиля в электричестве и станет решением энергетической проблемы.
В скором будущем на севере Китая, в Ордосской степи, будет выстроена солнечная электростанция. А в Испании принят закон, запрещающий строить новые дома, если в них не запланирована установка солнечных батарей.
Однако одним из лидеров использования энергии Солнца стала маленькая Швейцария. Здесь построено примерно 2600 гелиоустановок на кремниевых фотопреобразователях мощностью от 1 до 1000 кВт и солнечных коллекторных устройств для получения тепловой энергии. Программа, получившая наименование «Солар-91» и осуществляемая под лозунгом «За энергонезависимую Швейцарию!», вносит заметный вклад в решение экологических проблем и обеспочивает энергетическую независимость страны, импортирующей более 70% энергии.
Из чего же складывается солнечная энергетика, на которую возлагаются столь большие надежды?

Просто нагреть воды

Прежде всего человечество начало использовать солнечную энергию для теплоснабжения (горячего водоснабжения, отопления), сушки различных продуктов и материалов в сельском хозяйстве и промышленности.
Самым простым способом использования солнечной энергии является нагрев воды в плоских солнечных коллекторах. Принцип действия такого устройства состоит в том, что видимые лучи Солнца, проникая сквозь стекло, встречаются с чёрным дном коллектора и в значительной степени поглощаются им. Дно начинает испускать тепловые (инфракрасные) лучи, которые не могут проникнуть обратно сквозь стекло; в нижнем направлении путь теплу преграждает слой теплоизоляции. Задержанное таким образом тепло передаётся теплоносителю, протекающему, как правило, по уложенному на дне коллектора змеевику из металлических или полимерных трубок.
Эффективный солнечный водонагреватель был изобретён в 1909 году, однако большого распространения не получил. Со временем ситуация начала меняться, новые солнечные коллекторы, например, на основе вакуумных трубок, обладают большим КПД и позволяют преобразовывать в тепло солнечную радиацию максимально широкого диапазона.
Солнечное теплоснабжение получило развитие во многих зарубежных странах. Только в США эксплуатируются солнечные коллекторы площадью 10 млн. кв. м. что обеспечивает годовую экономию топлива до 1,5 млн. т. В нашей стране аналогичная площадь не превышает 100 тыс. кв. м.

Цены падают, продажи растут

Следующим шагом в использовании солнечной энергии была попытка преобразования её в электрическую. Этого удалось добиться с помощью коллекторов, созданных на основе фотоэлектрических преобразователей, подразделяющихся на два основных вида: электровакуумные и, более эффективные, полупроводниковые. Преобразование энергии в них основано на эффекте, возникающем в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения. Стоимость солнечных батарей быстро уменьшается, благодаря чему спрос на них растёт. КПД солнечных батарей, достигавший в середине 1970-х годов 18%, к началу XXI века вырос в полтора раза. Разработаны многообещающие элементы из тонкоплёночных (толщиной 1-2 мкм) полупроводниковых материалов: хотя их КПД не выше 16 %, они имеют одно неоспоримое преимущество — эти элементы в десять раз дешевле классических солнечных батарей.

Зеркальные концентраторы

Кроме низкотемпературных систем, использующих солнечную радиацию естественной плотности, в конце прошлого века были созданы установки, где для достижения высоких температур. В них плотность излучения повышается в сотни и тысячи раз. Происходит это за счёт гелиоконцентраторов, состоящих из зеркал и линз, фокусирующих солнечные лучи. Несложные концентраторы используют для нагрева воды, а самые мощные применяются в солнечных печах для плавки и термической обработки некоторых материалов, например оксидов кремния и циркония. Одна из наиболее крупных печей, мощностью свыше 1 МВт, была построена в начале 1970-х годов в Фон-Роме-Одейо (Франция). Концентрация солнечных лучей осуществляется и для получения высоких температур в термодинамических солнечных электростанциях.

Япония подаёт пример

С 2000 года Япония является мировым лидером по использованию энергии Солнца. По всей стране от солнечных батарей пользователи получают около 640 тысяч киловатт электроэнергии — более половины мирового объёма. А к 2010 году японское правительство намерено увеличить эту цифру в семь раз.
В Стране восходящего солнца слова с делом не расходятся. Недавно в японском научном центре Цукуба создана крупнейшая на сегодняшний день солнечная электростанция, способная бесперебойно обеспечивать электричеством 300 семей в год.
В генерирующей системе научного центра используются пять с половиной тысяч солнечных батарей, размещённых на крышах зданий и гаражей, а также на склонах близлежащих холмов, Мощность генератора составляет более тысячи киловатт. Общая площадь батарей составляет шесть с половиной тысяч квадратных метров — примерно половина футбольного поля. Все они объединены сетью из двух сотен трансформаторов.
К сожалению, отечественная солнечная энергетика особыми успехами похвастаться не может. В феврале этого года в СМИ, правда, появилась информация о том, что на Рязанском заводе металлокерамических приборов открыта линия по производству модулей для солнечных батарей и электростанций. «Это достаточно отлаженная технология, где мы ничего не изобретали, — сообщил Андрей Зверев, генеральный директор ОАО «Российская электроника», — на сегодняшний день мы просто купили западную линию по производству этих панелей. С Востока получаем комплектующие, здесь собираем и продаём в Германии».
Жаль. Солнечных дней в России хватает, а запасы нефти и газа хоть и велики, но не бесконечны.

Журнал: Тайны 20-го века №34, август 2009 года
Рубрика: Глобальные проекты
Автор: Николай Белозёров

Adblock
detector