Энергия солнца — энергия будущего

Солнечная энергия – решение будущего. Солнечные электростанции

Люди уже не представляют себе жизнь без электричества, и с каждым годом потребность в энергии все больше растет, в то время как запасы энергоресурсов таких нефть, газ, уголь стремительно сокращаются.  У человечества не остается других вариантов, как использование альтернативных источников энергии.

Одним из способов получения электроэнергии является преобразование солнечной энергии с помощью фотоэлементов. То, что можно использовать энергию солнца люди узнали относительно давно, но активно развивать начали лишь в последние 20 лет.

  За последние годы благодаря не прекращающимся исследованиям, использованию новейших материалов и креативных конструкторских решений удалось значительно увеличить производительность солнечных батарей.

Многие полагают, что в будущем человечество сможет отказаться от традиционных способов получения электроэнергии в пользу солнечной энергии и получать ее с помощью солнечных электростанций.

Солнечная энергетика

Солнечная энергетика один из источников получения электроэнергии не традиционным способом, поэтому относится к альтернативным источникам энергии.

Солнечная энергетика использует солнечное излучение и преобразовывает его в электричество или в другие виды энергии. Солнечная энергия является не только экологически чистым источником энергии, т.к.

при преобразовании солнечной энергии не выделяется вредных побочных продуктов, но еще энергия солнца самовосстанавливающийся источник альтернативной энергии.

Как работает солнечная энергетика

Теоретически рассчитать, сколько можно получить энергии от потока солнечной энергии несложно, давно известно, что пройдя расстояние от Солнца до Земли и падая на поверхность площадью 1 м² под углом 90°, солнечный поток на входе в атмосферу несет в себе энергетический заряд равный 1367 Вт/м², это так называемая солнечная постоянная. Это идеальный вариант при идеальных условиях, которых как мы знаем добиться практически не возможно. Таким образом после прохождения атмосферы максимальный поток который можно получить будет на экваторе и будет составлять 1020 Вт/м², но среднесуточное значение которое мы сможем получить будет в 3 раза меньше из-за смены дня и ночи и изменения угла падения солнечного потока. А в умеренных широтах к смене дня и ночи прибавляется еще и смена времен года, а с ним и изменение длительности светового дня, поэтому в умеренных широтах количество получаемой энергии сократится еще в 2 раза.

Развитие и распространение солнечной энергетики

Как мы все знаем, в последние несколько лет развитие солнечной энергетики с каждым годом все больше набирает темпы, но давайте попробуем проследить динамику развития.  В далеком 1985 году мировые мощности, использующие солнечную энергию, составляли всего лишь 0,021 ГВт. В 2005 году они уже составляли 1,656 ГВт.

2005 год считают переломным в развитии солнечной энергетике, именно с этого года люди началось активно интересоваться исследованиями и развитием электросистем работающих на солнечной энергии.  Далее динамика не оставляет сомнений (2008г-15,5 ГВт, 2009-22,8 ГВт, 2010-40 ГВт, 2011-70 ГВт, 2012-108 ГВт, 2013-150 ГВт, 2014-203 ГВт).

Пальму первенства в использовании солнечной энергии держат страны Евросоюза и США, в производственной и эксплуатационной сфере только в США и Германии заняты больше 100 тыс. людей в каждой.

Также своими достижениями в освоении солнечной энергии могут похвастаться Италия, Испания и, конечно же, Китай, который если и не является лидером в эксплуатации солнечных элементов то, как производитель фотоэлементов из года в год наращивает темпы производства.

Достоинства и недостатки использования солнечной энергии

Достоинства: 1) экологичность-не загрязняет окружающую среду; 2) доступность-фотоэлементы доступны в продаже не только для промышленного использования, но и для создания частных мини солнечных электростанций; 3) неисчерпаемость и само восстанавливаемость источника энергии; 4) постоянно снижающаяся себестоимость  производства электроэнергии.
Недостатки: 1) влияние на производительность погодных условий и времени суток; 2) для сохранения энергии необходимо аккумулировать энергию; 3) меньшая производительность в умеренных широтах из-за смены времен года; 4)значительный нагрев воздуха над солнечной электростанцией; 5) потребность периодически очищать поверхность фотоэлементов от загрязнения, а это проблематично из за огромных площадей, занимаемых под установку фотоэлементов; 6) также можно сказать об относительно высокой стоимости оборудования, хоть с каждым годом себестоимость снижается, пока говорить о дешевой  солнечной энергии не приходится.

Перспективы развития солнечной энергетики

На сегодняшний день развитию солнечной энергетики пророчат большое будущее, с каждым годом все больше строятся новые солнечные электростанции, которые поражают своими масштабами и техническими решениями. Также не прекращаются научные исследования, направленные на увеличение КПД фотоэлементов.

Ученые посчитали, что если покрыть сушу планеты Земля на 0,07%, с КПД фотоэлементов в 10%, то энергии хватит более чем на 100% обеспечения всех потребностей человечества. На сегодняшний день уже используются фотоэлементы с  КПД в 30%.

По исследовательским данным известно, что амбиции ученых обещают довести его до 85%.

Солнечные электростанции

Солнечные электростанции это сооружения задачей, которых является преобразовывать потоки солнечной энергии в  электрическую энергию.  Размеры солнечных электростанций могут быть различными, начиная от частных мини электростанций с несколькими солнечными панелями и заканчивая огромными, занимающими площади свыше 10 км².

Какие бывают солнечные электростанции

Со времени постройки первых солнечных электростанций прошло довольно много времени, за которое было осуществлено множество проектов и применено немало интересных конструкционных решений. Принято делить все солнечные электростанции на несколько типов:1.

    Солнечные электростанции башенного типа.2.    Солнечные электростанции, где солнечные батарей представляют собой фотоэлементы.3.    Тарельчатые солнечные электростанции.4.    Параболические солнечные электростанции.5.    Солнечные электростанции солнечно-вакуумного типа.6.

    Солнечные электростанции смешанного типа.

Солнечные электростанции башенного типа

Очень распространенный тип конструкции электростанции. Представляет собой высокую башенную конструкцию на вершине, которой расположен резервуар, с водой выкрашенный в черный цвет для  лучшего притягивания отраженного солнечного света.

  Вокруг башни по кругу расположены большие зеркала площадью свыше 2 м², они все подключены к единой системе управления, которая следит за изменением угла наклона зеркал, что бы они всегда отражали солнечный свет и направляли его прямиком на резервуар с водой расположенный на верхушке башни.

Таким образом, отраженный солнечный свет нагревает воду, которая образует пар, а затем этот пар с помощью насосов подается на турбогенератор где и происходит выработка электроэнергии. Температура нагрева бака может достигать 700 °C.

Высота башни зависит от размеров и мощности солнечной электростанции и, как правило, начинается от 15 м, а высота самой большой на сегодняшний день составляет 140 м. Такой тип солнечных электростанций очень распространен и  предпочитается многими странами за свой высокий КПД в 20%.

Солнечные электростанции фотоэлементного типа

Используют для преобразования солнечного потока в электричество фотоэлементы (солнечные батареи).

Данный тип электростанций стал очень популярным благодаря возможности использования солнечных батарей небольшими блоками, что позволяет применять солнечные батареи для обеспечения электричеством, как частных домов, так и крупных промышленных объектов.  Тем более что КПД с каждым годом растет и на сегодняшний день уже существуют фотоэлементы с КПД 30%.

Параболические солнечные электростанции

Данный тип солнечной электростанции имеет вид огромных спутниковых антенн, внутренняя сторона которых покрыта зеркальными пластинами.

Принцип, по которому происходит преобразование энергии, похож с башенными станциями с небольшим отличием, параболическая форма зеркал обусловливает, что солнечные лучи, отражаясь от  всей поверхности зеркала, концентрируются в центре, где расположен приемник с жидкостью, которая нагревается, образуя пар, который в свою очередь и является движущей силой для небольших генераторов.

Тарельчатые солнечные электростанции

Принцип работы и способ получения электроэнергии идентичен солнечным электростанциям  башенного и параболического типа. Отличие составляет лишь конструктивные особенности. На стационарной конструкции немного похожей на гигантское металлическое дерево, на котором развешены круглые плоские зеркала, которые концентрируют солнечную энергию на приемнике.

Солнечные электростанции солнечно-вакуумного типа

Это очень необычный способ использования энергии солнца и разности температур. Конструкция электростанции состоит из покрытого стеклянной крышей участка земли круглой формы с башней в центре.

Башня внутри полая, в ее основании расположены несколько турбин, которые вращаются благодаря возникающему из-за разности температур потоку воздуха.

  Через стеклянную крышу солнце нагревает землю и воздух внутри помещения, а с внешней средой  здание сообщается трубой и так как вне помещения температура воздух значительно ниже, то создается воздушная тяга, которая увеличивается с  ростом разницы температур. Таким образом, ночью турбины вырабатывают электроэнергии больше чем днем.

Солнечные электростанции смешанного типа

Это когда на солнечных электростанциях определенного типа в качестве вспомогательных элементов используют, например солнечные коллекторы для обеспечения объектов горячей водой и теплом или возможно использование одновременно на электростанции башенного типа участков фотоэлементов.Солнечная энергетика развивается высокими темпами, люди, наконец, то всерьез задумались об альтернативных источниках энергии, что бы предупредить неизбежно надвигающийся энергетический кризис и экологическую катастрофу.  Хоть лидерами в солнечной энергетике по-прежнему остаются США и Евросоюз, но все остальные мировые державы постепенно начинают перенимать и использовать опыт и технологии производства и использования солнечных электростанций. Можно не сомневаться, что рано или поздно солнечная энергия станет основным источником энергии на Земле.

Солнечная энергияСолнечные электростанцииНаверх

Источник: http://1sovetnik.net/kak-gde-pochemu/item/48-solnechnaya-energiya-reshenie-buduschego-solnechnye-elektrostancii.html

Энергия солнца – энергия будущего | Hi-tech

Как известно, наша страна обладает огромными запасами углеводородных и горно-минеральных ресурсов, богатых на солнечную энергию.

Но наличие достаточных запасов углеводородного сырья в Туркменистане не является препятствием для активного развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Достаточно большие ресурсы энергоносителей позволяют избежать стратегических ошибок в выборе оптимальных технологий и направлений развития ВИЭ и создать с учётом опыта западных стран, Китая и Японии собственные инновационные технологии и крупномасштабные проекты использования ВИЭ.

Президент Туркменистана придаёт большое значение внедрению экологически чистых энергосберегающих технологий, в частности, возобновляемой энергетики. В своих выступлениях глава государства неоднократно подчёркивал огромную значимость развития солнечной, ветровой энергетики и других возобновляемых источников энергии.

Вот как оценивает возможности нетрадиционной и возобновляемой энергетики Мировой энергетический совет: если в начале XXI века до 6% общего энергопотребления приходится на долю нетрадиционных возобновляемых источников энергии, то к 2030 году эти виды источников энергии могут дать энергию, эквивалентную 50-70% современного уровня.

В последние 20 лет в мировой практике получили достаточно широкое распространение фотоэлектрические солнечные станции.

В некоторых европейских странах введены специальные тарифы на закупку энергии, вырабатываемой фотоэлектрической солнечной станцией, что привело к росту строительства как крупных мощностью в сотни мегаватт, так и относительно маломощных солнечных станций в миллионах домов. В результате в этих странах солнечная энергетика превратилась в новую отрасль промышленности.

В практике используются две формы энергообеспечения объектов – централизованное и автономное. Причём стремление к внедрению чистых технологий в последние годы способствует наиболее активному развитию автономного энергообеспечения, использующего возобновляемые источники энергии.

Читайте также:  Человек и космос. исследование космоса

Потенциал солнечной энергетики в Туркменистане очень велик, хотя он неодинаков в различных регионах.

Несмот­ря на это, в связи с низкой стоимостью электроэнергии, вырабатываемой традиционным способом, доля «солнечной энергии» в энергетическом балансе страны очень скромна.

Между тем, изучение мирового передового опыта по использованию ВИЭ имеет большое значение для активного развития солнечной энергетики.

С учётом сложившейся ситуации одним из актуальных аспектов является вопрос подготовки инженерных кадров, обладающих знаниями и навыками в вопросах проектирования, расчёта и эксплуатации устройств, работающих на основе ВИЭ.

В связи с этим во многих высших учебных заведениях стран СНГ стали готовить специалистов в этой области.

Что касается нашей страны, то с 2014-2015 учебного года на базе Государственного энергетического института Туркменистана готовят инженеров по ВИЭ – специальность «нетрадиционные и возобновляемые источники энергии».

А в рамках сотрудничества с Центром ОБСЕ в Ашхабаде с 2017 года стартовал проект «Поддержка Научного центра на базе Государственного энергетического института Турк­менистана в городе Мары». Основной его задачей является содействие в вопросах, связанных с развитием научного сотрудничества, прежде всего в целях проведения актуальных исследований в области возобновляемых источников энергии.

Рамками проекта запланированы тренинг для преподавателей по вопросам разработки «Дорожной карты развития солнечной энергетики в Туркменистане», а также организация учебно-ознакомительной поездки в одну из стран-участниц ОБСЕ с целью ознакомления передового опыта в области ВИЭ.

В нашем вузе организована целенаправленная научно-исследовательская работа по определению энергетического потенциала возобновляемых источников энергии на территории Туркменистана.

В частности, на примере города Мары и на основе полученных данных разрабатывается подробный стратегический план для производства электроэнергии с помощью возобновляемых источников энергии.

Результаты исследований важны для технико-экономического обоснования эффективности использования солнечной энергии и разработки «Дорожной карты развития солнечной энергетики в Туркменистане», а также для определения места построения фотоэлектрической солнечной станции большой мощности, составления для неё так называемой бизнес-модели.

Исследования были проведены в построенном непосредственно на территории нашего вузовского городка жилом двухэтажном доме, располагающем фотоэлектрической солнечной станцией на 2 кВт. На первом этаже дома размещены аккумуляторы и оборудование резервного энергоснабжения. На втором – две комнаты, веранда, на которой установлена система мониторинга работы фотоэлектрической станции.

Она позволяет получать информацию о соответствующих параметрах установки и уровне инсоляции в течение заданных периодов, накапливать, систематизировать и обрабатывать полученную информацию.

Проведённый сравнительный анализ показал, что прогноз для различных сезонов имеет достаточную точность и выявил ряд особенностей работы фотоэлектрической солнечной станции в климатических условиях Туркменистана.

Аганияз ДЖУМАЕВ,
проректор по научной работе Государственного энергетического института, кандидат физико-математических наук.

По материалам газеты «Нейтральный Туркменистан»

Источник: https://turkmenportal.com/blog/11687/energiya-solnca—energiya-budushchego

Солнечная энергетика будущего

За последние годы технологии солнечной энергетики проделали огромный путь удешевления и повышения КПД. Вместе с этим менялись также форма и формат солнечных панелей.

Сферические солнечные батареи Spheral
На первый взгляд эти устройства больше похожи на диско-шары, нежели на электрогенераторы. Японская компания Kyosemi сделала свои панели круглыми, чтобы увеличить площадь, которая участвует в выработке электричества.

Солнечная энергетика будущего

Вращающиеся батареи от V3Solar
Другой взгляд на будущее солнечной энергетики представила компания V3Solar. Голубая призма вырабатывает в 20 раз больше энергии по сравнению со своими плоскими аналогами. При этом она изначально защищена от перегрева: при работе она крутится вокруг своей оси, чтобы охладить поверхность и не дать КПД упасть.

Подсолнухи от IBM
Компания работает над «Фотоэлектрической тепловой системой высокой концентрации». Устройства, похожие на подсолнухи, собирают в 2000 раз больше солнечной энергии, чем плоские панели, при этом способны преобразовать в электричество до 80% собранного света и тепла.

Солнечная энергетика будущего

Солнечная энергетика будущего

Гибкие панели
Возможно, самую полезную технологию в сфере солнечных панелей представил стартап из Лос-Анджелеса Sunflare — гибкие солнечные панели. Гибкие они на столько, что легко сворачиваются в рулон. Такие без проблем можно поместить на любые поверхности, не зависимо от их формы. При этом их масса на 65% меньше традиционных панелей, а эффективность на 10% выше.

Солнечная энергетика будущего

Солнечные крыши от Tesla
Солнечные панели давно устанавливаются на крыши домов, но Tesla пошла дальше и решила делать крыши из солнечных панелей.

Специальная солнечная черепица представлена в четырех вариантах, чтобы крыша была не только источником энергии, но и не выбивалась из общего стиля дома. Компания планирует интегрировать солнечные черепки в свою энергетическую философию: они будут взаимодействовать с Powerwall 2.

0 и конечно же заряжать автомобили компании. При этом Илон Маск заявил, что его крыши будут дешевле обычных.

Солнечная энергетика будущего

SolarWindow — прозрачные солнечные панели

Солнечная энергетика будущего

Стартап SolarWindow обещает в пятьдесят раз больше вырабатываемой энергии, сравнивая себя с образцами панелей прошедших лет. Технология компании представляется как «генерирующие энергию окна».

На самом деле речь идет о специальном прозрачном материале, который может быть нанесен на любое окно, да и на любую поверхность тоже.

Образовавшаяся пленка не создает препятствий для прохождения света, так что сидящим внутри домов и офисов будет не заметно изменений, не считая сократившихся расходов на электричество.

Источник: engadget.com

Источник: https://near-future.ru/solnechnaya-energetika-budushhego/

Будущее солнечной энергии

Энергия солнца является, пожалуй, самым естественным и красивым решением для удовлетворения наших энергетических потребностей.

Солнечные лучи дают планете огромный энергетический потенциал — по оценкам правительства США, Земля получает свыше 173 000 тераватт энергии ежегодно, что превышает необходимое количество в 10 000 раз. Сложность задачи состоит в том, чтобы накапливать эту энергию.

В течение многих лет, низкая эффективность солнечных батарей вместе с их дороговизной отталкивала потребителей от приобретения по причине экономической невыгодности.

Однако ситуация меняется. В период с 2008 по 2013 год цена на солнечные батареи упала более, чем на 50 процентов. По оценкам экспертов, тенденция будет продолжаться и до 2017 года, стоимость упадёт ещё на 40%.

Согласно исследованиям в Великобритании, финансовая доступность солнечных батарей приведёт к тому, что к 2027 энергия солнца займёт 20% от всемирного потребления энергии. Такое было невообразимо ещё несколько лет назад.

В то время как технологии постепенно становятся всё более доступными, вопрос встаёт о принятии их в массах. Итак, каково же возможное развитие солнечной энергии?

Каждая новая технология открывает возможности для бизнеса. Tesla и Panasonic уже планируют открытие огромного завода по производству солнечных панелей в Буффало, штат Нью-Йорк. PowerWall, разработанный компанией Tesla Motors, является одним из самых известных бытовых устройств хранения энергии в мире.

Крупные игроки — не единственные, кто выигрывает от развития этой технологии. Землевладельцы и фермеры смогут сдавать в аренду свои территории под строительство новых солнечных ферм. Спрос на кабели среднего напряжения так же может возрасти, потому как батареи необходимо подключить к сети.

 

Плавательные панели

В некоторых странах места для плантаций солнечных батарей отсутствуют. Хорошее решение — батарея, которая находится на воде.

Ciel & Terre International, французская энергетическая компания, работает над крупным проектом плавающих солнечных панелей с 2011 года. У берегов Великобритании уже установлена пробная версия.

На данный момент реализация данного проекта рассматривается в Японии, Франции и Индии.

Беспроводное питание из космоса

Японское космическое агентство считает, что «чем ближе к Солнцу, тем больше возможность накапливать и эффективно управлять энергией».

Проект космических солнечных энергетических систем планирует запустить батареи на околоземную орбиту. Собранная энергия будет передана обратна на Землю по беспроводной сети при помощи микроволн.

Технология станет настоящим прорывом в науке, если проект обернётся успешным. 

Деревья-накопители энергии

Финская команда исследователей работает над созданием деревьев, которые накапливают солнечную энергию в листьях. Планируется, что листья пойдут в питание малой бытовой техники и мобильных телефонов.

Вероятнее всего, деревья будут напечатаны 3D принтером с использованием биоматериалов, которые имитируют органическое растение. Каждый листочек генерирует энергию из солнечного света, но так же использует кинетическую энергию ветра. Деревья рассчитаны на функционирование как в помещении, так и на открытом воздухе.

Проект в настоящее время на стадии прототипной разработки в Техническом исследовательском центре в Финляндии. 

Эффективность

В настоящее время, эффективность — это наибольшее препятствие для развития солнечной энергии. На данный момент, более 80% всех солнечных батарей имеют энергетическую эффективность менее 15%. Большинство этих панелей стационарные, в связи с чем они пропускают большое количество солнечного света. Улучшенный дизайн, состав и применение поглощающих солнечный свет наночастиц повысит эффективность.    Солнечная энергия — это наше будущее. В настоящее время человек совершает лишь первые шаги в раскрытии истинного потенциала Солнца. Эта звезда даёт нам намного больше энергии, нежели человечество потребляет ежегодно. Мировые исследователи работают над тем, чтобы вывести самый эффективный способ накопления и преобразования солнечных лучей в энергию.

Источник: https://vegetarian.ru/articles/budushchee-solnechnoy-energii.html

Солнечная энергия из космоса: энергетика будущего?

В космосе нет атмосферы, там никогда не идет дождь, а на геостационарных орбитах никогда не наступает ночь: это идеальное место для солнечной электростанции, которая будет собирать энергию 24 часа в сутки, 365 дней в году. Эта идея появилась еще в 1940-х годах, когда Айзек Азимов предложил идею роботизированной космической станции, которая будет доставлять энергию на Землю с помощью микроволн.

Сегодня эта идея постепенно переходит из разряда научной фантастики в научную реальность.

Чистая энергия сверху

США, Китай, Индия и Япония уже разрабатывают собственные проекты, которые будут включать роботизированные массивы солнечных батарей, которые будут направлять на Землю гигантское количество чистой и возобновляемой энергии без проводов.

Некоторые варианты предполагают отправку до 1 ГВт энергии с помощью лучей на Землю — этого достаточно для питания крупного города. По мнению Пола Яффе, космического инженера из Научно-исследовательской лаборатории ВМС США, концепция абсолютно обоснована научно.

Основная проблема — это стоимость ряда космических запусков, которые необходимы для строительства спутника, передающего энергию. Учитывая стоимость запуска в 40 000 долларов за килограмм в некоторых случаях, конечная цена первой космической солнечной электростанции может достигать 20 миллиардов долларов.

Частные подрядчики

По мере того как мы входим в эру частного освоения космоса, что значительно снижает стоимость запуска, основная физика говорит о том, что доставка грузов в космос остается чрезвычайно дорогой.

Читайте также:  Ф.и. тютчев "о, как убийственно мы любим...": анализ стихотворения

Яффе говорит, что война на Ближнем Востоке дала новые импульсы развитию космических солнечных станций, поскольку научные инженеры столкнулись с проблемой доставки энергии во враждебные районы. Многочисленные и спрятанные приемники могли бы улавливать космическую энергию и обеспечивать военных, которым не пришлось бы тащить опасные и дорогие дизельные генераторы по воде или воздуху.

Вопросы безопасности

Есть два способа доставки энергии на Землю: в форме лазерных лучей или микроволн.

Вариант с лазерными лучами включает отправку небольших передающих лазеры спутников в космос и относительно низкую стоимость, от 500 миллионов до 1 миллиарда долларов. Самособирающиеся спутники еще больше снизят расходы, а лазеры небольшого диаметра будет довольно легко собирать на Земле.

Но с выдачей от 1 до 10 МВт понадобится много спутников для обеспечения достаточного количества энергии. Кроме того, у спутников будут проблемы с лазерной передачей во время облачной или дождливой погоды.

Вариант с микроволнами предполагает беспрепятственную передачу во время дождя, снега или других атмосферных условий и сможет передавать гигаватты энергии.

Микроволновая технология, по словам Яффе, существует много десятилетий: еще в 1964 году ученые смогли передать энергию на вертолет с помощью микроволн.

Яффе говорит, что при большой области передатчика микроволны будут настолько рассеяны, что не будут представлять опасность для жизни.

Но главным их недостатком остается необходимость сотни запусков в космос, которые позволят построить космическую станцию. Все это выливается в десятки миллиардов долларов.

Энергетический сэндвич

Исследование Яффе, о котором мы уже писали, сосредоточено на так называемых «сэндвичных модулях» — элемента солнечных батарей, которые преобразуют солнечный свет в энергию. Одна сторона «сэндвича» получает солнечную энергию с помощью фотоэлектрической панели, электроника в центре преобразует ток в радиоволну, а антенна на другой стороне отправляет пучок на землю.

Несмотря на то, что все технологии уже доступны для оснащения космической солнечной батареи, Яффе считает, что первая такая станция появится еще нескоро. Даже несмотря на то, что японцы сделали такую станцию одним из столпов своей космической программы.

В конечном итоге, говорит Яффе, сложно сказать, что эта идея жизнеспособна, пока вы на самом деле не попробуете ее реализовать.

Источник: https://Hi-News.ru/space/solnechnaya-energiya-iz-kosmosa-energetika-budushhego.html

Солнечная энергия

Солнце – это звезда, внутри которой, в непрерывном режиме, происходят термоядерные реакции. Результатом происходящих процессов, с поверхности солнца выделяется колоссальное количество энергии, часть которой нагревает атмосферу нашей планеты.

Солнечная энергия — это источник жизни на планете Земля. Наша планета, и все живые организмы, существующие на ней, получает энергию солнца в виде солнечного света и тепла.

Солнечная энергия является источником возобновляемой и экологически чистой энергии.

Солнечная энергия как альтернативный источник энергии

Способы преобразования энергии солнца для получения различных видов энергии, используемой человеком, можно разделить по видам получаемой энергии и способам ее получения, это:

Преобразование в электрическую энергию

Путем применения фотоэлектрических элементов

Фотоэлектрические элементы используются для изготовления солнечных панелей, которые служат приемниками солнечной энергии в системах солнечных электрических станций. Принцип работы основан на получении разности потенциалов внутри фотоэлемента при попадании на него солнечного света.

Панели различаются по структуре (поликристаллические, монокристаллические, с напылением кремния), габаритным размерам и мощности.

Путем применения термоэлектрических генераторов.

  • Термоэлектрический генератор – это техническое устройство, позволяющее получать электрическую энергию из тепловой энергии. Принцип действия основан на преобразовании энергии получаемой из-за разности температур на разных частях элементов конструкции (термоэлектродвижущая сила).

Преобразование в тепловую энергию

Путем использования коллекторов различных типов и конструкций.

  • Вакуумные коллекторы — трубчатого вида и в виде плоских коллекторов.

Принцип действия — под воздействием солнечных лучей, нагревается специальная жидкость, которая при достижении определённых параметров, начинает испаряться, после чего пар передает свою энергию теплоносителю. Отдав тепловую энергию пар конденсируется и процесс повторяется.

  • Плоские коллекторы – представляют из себя каркас с теплоизоляцией и абсорбер покрытые стеклом, с патрубками для входа и выхода теплоносителя.

Принцип действия — потоки солнечного света попадают на абсорбер и нагревают его, тепло с абсорбера переходит теплоносителю.
Путем использования гелиотермальных установок.

Принцип действия основан на нагревании поверхности способной поглощать солнечные лучи.

Солнечные лучи фокусируются и посредством устройства линз концентрируются, после чего направляются на принимающее устройство, где энергия солнца передается для накопления или передачи потребителю посредством теплоносителя.

Распространение в России

Солнечная энергетика получает все более широкое распространение в разных странах и на разных континентах. Россия не является исключением из этой тенденции. Причиной более широкого распространения в последние годы стало:

  • Развитие новых технологий, позволившее снизить стоимость оборудования;
  • Желание людей иметь независимый источник энергии;
  • Чистота производства получаемой энергии («зеленая энергетика»);
  • Возобновляемый источник энергии.

Потенциалом для развития солнечной энергетики обладают южные районы нашей страны – республики Кавказа, Краснодарский и Ставропольский край, южные районы Сибири и Дальнего Востока.
Районы различаются по инсоляции в течение суток и времени года, так для разных регионов поток солнечной радиации, в летний период, составляет:

По состоянию на начало 2017 года мощность работающих солнечных электростанций на территории России составляет 0,03% от мощности электростанции энергетической системы нашей страны. В цифрах – это составляет 75,2 МВт.

Солнечные электростанции работают в

  • Оренбургской области: «Сакмарская им. А. А. Влазнева», установленной мощностью 25 МВт;«Переволоцкая», установленной мощностью 5,0 МВт.
  • Республике Башкортостан: «Бурибаевская», установленной мощностью 20,0 МВт;«Бугульчанская», установленной мощностью 15,0 МВт.
  • Республике Алтай: «Кош-Агачская», установленной мощностью 10,0 МВт;«Усть-Канская», установленной мощностью 5,0 МВт.
  • Республике Хакасия:«Абаканская», установленной мощностью 5,2 МВт.
  • Белгородской области:«АльтЭнерго», установленной мощностью 0,1 МВт.
  • В Республике Крым, независимо от Единой энергетической системы страны, работает 13 солнечных электрических станций, общей мощностью 289,5 МВт.
  • Также, вне системы работает станция в Республике Саха—Якутия (1,0 МВт) и в Забайкальском крае (0,12 МВт).

В стадии разработки проекта и строительства находятся электростанции

  • В Алтайском крае, 2 станции, общей проектируемой мощностью 20,0 МВт, запуск в работу планируется в 2019 году.
  • В Астраханской области, 6 станций, общей проектируемой мощностью 90,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 году.
  • В Волгоградской области, 6 станций, общей проектируемой мощностью 100,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Забайкальском крае, 3 станции, общей проектируемой мощностью 40,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Иркутской области, 1 станция, проектируемой мощностью 15,0 МВт, запуск в работу планируется в 2018 году.
  • В Липецкой области, 3 станции, общей проектируемой мощностью 45,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 году.
  • В Омской области, 2 станции, проектируемой мощностью 40,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2019 году.
  • В Оренбургской области, 7 станция, проектированной мощностью 260,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017-2019 годах.
  • В Республике Башкортостан, 3 станции, проектируемой мощностью 29,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Республике Бурятия, 5 станции, проектируемой мощностью 70,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Республике Дагестан, 2 станции, проектируемой мощностью 10,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 году.
  • В Республике Калмыкия, 4 станции, проектируемой мощностью 70,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2019 году.
  • В Самарской области, 1 станция, проектируемой мощностью 75,0 МВт, запуск в работу планируется в 2018 году.
  • В Саратовской области, 3 станции, проектируемой мощностью 40,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.
  • В Ставропольском крае, 4 станции, проектируемой мощностью 115,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017-2019 годы.
  • В Челябинской области, 4 станции, проектируемой мощностью 60,0 МВт, запуск в работу планируется в 2017 и 2018 году.

Общая проектируемая мощность солнечных электрических станций, находящихся в стадии разработки и строительства, составляет – 1079,0 МВт.
Термоэлектрические генераторы, гелиоколлекторы и гелиотермальные установки также широко применяются на промышленных предприятиях и в повседневной жизни. Вариант и способ использования выбирает каждый для себя сам.

https://www.youtube.com/watch?v=6Qx7gg-d0vI

Количество технических устройств, использующих энергию солнца для выработки электрической и тепловой энергий, а также количество строящихся солнечных электрических станций, их мощность, говорят сами за себя — в России альтернативным источникам энергии быть и развиваться.

Пригодна ли для обычного дома

  • Для бытового использования гелиоэнергетика — перспективный вид энергетики.
  • В качестве источника электрической энергии, для жилых домов, используют солнечные электрические станции, которые выпускают промышленные предприятия в России и за ее пределами. Установки выпускаются различной мощности и комплектации.
  • Использование теплового насоса — обеспечит жилой дом горячей водой, подогреет воду в бассейне, нагреет теплоноситель в системе отопления или воздух внутри помещений.
  • Гелиоколлекторы — можно использовать в системах отопления домов и горячего водоснабжения. Более эффективны, в этом случае, вакуумные трубчатые коллекторы.

Плюсы и минусы

К достоинствам солнечной энергетики относятся:

  • Экологическая безопасность установок;
  • Неисчерпаемость источника энергии в далекой перспективе;
  • Низкая себестоимость получаемой энергии;
  • Доступность производства энергии;
  • Хорошие перспективы развития отрасли, обусловленные развитием технологий и производством новых материалов с улучшенными характеристиками.

Недостатками являются:

  • Прямая зависимость количества вырабатываемой энергии от погодные условия, времени суток и времени года;
  • Сезонность работы, которую определяет географическое расположение;
  • Низкий КПД;
  • Высокая стоимость оборудования.

Перспективы

Перспективы развития данной отрасли энергетики обусловлены положительными и отрицательными свойствами присущим гелиоустановкам. Если с достоинствами все понятно, то с недостатками предстоит работать инженерам и разработчикам оборудования и материалов.
Факторами, вызывающими здоровый оптимизм, по развитию альтернативных источников энергии, являются:

  1. Запасы традиционных источников энергии постоянно сокращаются, что обуславливает рост их стоимости.
  2. Технический прогресс постоянно идет, появляются новые материалы и технологии, и что, в свою очередь, приводит к уменьшению стоимости оборудования и повышению КПД установок.
  3. Политика государства в энергетической области направлена на развитие альтернативной энергетики, о чем были приняты постановления правительства и соответствующие программы, как то:
  • В 2009 году — «Основные направления государственной политики в сфере повышения энергетической эффективностиэлектроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2020 года».
  • Помощь государства при реализации программы Международной финансовой корпорации (IFC) по развитию возобновляемых источников энергии.
  • Создание, на законодательном уровне, экономических рычагов, способствующих развитию «зеленой» энергетики, выражающихся в установлении льготных тарифов, финансовой помощи при строительстве, налоговые льготы и компенсация части кредитных затрат на строительство.
Читайте также:  Эссе на тему "экологические проблемы человечества"

Россия – большая страна, поэтому для успешного развития всех отраслей промышленности и комфортного проживания людей во всех регионах, необходимо наличие запасов различных видов энергии. В связи с этим альтернативные источники все более прочно входят в общую систему энергоснабжения страны, обеспечивая самые отдаленные города и поселки источниками электричества и тепла.

Источник: https://alter220.ru/solnce/solnechnaya-energiya.html

Энергия солнца – энергия будущего

12.11.2013 14:25

Пассивные системы использования солнечной энергии

Развитие современной науки предоставляет прогрессивные методы пассивного использования солнечной энергии. Разработаны строительные технологии, в которых при проектировании зданий учитываются климатические условия местоположения строящегося здания, используемые строительные материалы.

Это необходимо для того, чтобы после окончания строительства максимально использовать солнечную энергию для освещения, обогрева или охлаждения здания. При таком проектировании сама конструкция здания является коллектором, аккумулирующим в себе солнечную энергию.

В частности, при проектировании и строительстве домов в северных регионах Земли предусматривают большое количество окон, выходящих на южную сторону – так зимой поступает больше солнечного света и тепла.

Для ограничения поступления солнечного света летом, на восточной и западной стороне здания количество окон сводится к минимуму. В итоге получается идеальный дом, в котором светло и тепло зимой, а летом – прохладно.

В таких зданиях ориентация и расположение окон, тепловая нагрузка и теплоизоляция являются единой конструкторской системой при проектировании.

В экологически чистых, энергетически независимых и комфортных помещениях много естественного света, благодаря чему существенно экономится электроэнергия. Тепло в таких зданиях сохраняется благодаря подобранным теплоизоляционным материалам стен, потолков, полов.

В последнее время в связи с общемировым стремлением к экологической чистоте подобных «зеленых» проектов с возобновляющимися энергетическими системами реализуется все больше.

Активные системы использования солнечной энергии

Как говорят ученые, в основе активных систем использования солнечной энергии применяются солнечные батареи – наборы модулей, воспринимающих и преобразующих солнечную энергию.

В большинстве случаев, говоря о солнечных батареях, подразумевается устройство, преобразующее солнечную энергию в электрическую.

Солнечные батареи способны постоянно генерировать электрическую энергию или аккумулировать ее для дальнейшего использования. Впервые они были использованы в космических спутниках.

Основные достоинства солнечных батарей — это максимальная простота конструкции, легкость монтажа, минимальные требования к обслуживанию и большой срок эксплуатации. Они не требуют дополнительного места для установки.

Единственное условие их эксплуатации — не затенять их надолго и своевременно удалять пыль с рабочей поверхности. Они вырабатывают энергию в течение всего светового дня, даже в пасмурную погоду.

Современные солнечные батареи способны сохранять работоспособность в течение целых десятилетий. Система, отличающаяся такой безопасностью, эффективностью и длительным сроком действия, – большая редкость.

В современной архитектуре все чаще строят дома с встроенными аккумуляторными источниками солнечной энергии. Солнечные батареи устанавливают на крышах зданий или специальных опорах.

Солнечная энергия используется для освещения, отопления помещений, охлаждения воздуха, вентиляции, производства электроэнергии. Увеличивается по всему миру число гелиоэлектростанций – современных станций по преобразованию солнечной энергии в электричество в больших масштабах.

Принцип их работы прост: установленные на значительной, до нескольких тысяч квадратных метров, территории зеркала-гелиостаты, поворачивающиеся вслед за Солнцем, направляют лучи солнечного света на большую емкость, заполненную жидкостью, чаще всего водой.

Дальше все происходит также, как на обычных теплоэлектростанциях: вода нагревается, закипает, превращается в пар, пар крутит турбину, турбина передает вращение на ротор генератора, а тот вырабатывает электричество.

Несомненно, солнечная энергия является энергией будущего. Во всем мире люди начинают отказываться от традиционных видов топлива из-за роста цен на газ и нефть. Многие страны мира разработали государственные программы развития использования солнечной энергии.

Развитие использования солнечной энергии в Узбекистане

В Узбекистане большое внимание уделяется расширению использования нетрадиционных источников энергии, в первую очередь – энергии Солнца.

В Указе Президента Ислама Каримова «О мерах по дальнейшему развитию альтернативных источников энергии» от 1 марта 2013 года определены задачи по дальнейшему развитию научного потенциала в сфере альтернативной энергетики, подготовке квалифицированных соответствующих кадров, совершенствованию законодательства в этой сфере, стимулированию производителей и пользователей источниками альтернативной энергии, предоставлению им налоговых и таможенных льгот, разработке проекта Закона «Об источниках альтернативной энергии».

Следует отметить, что Узбекистан стал одной из первых среди стран Центральной Азии, где солнечная энергетика на основе собственных научных разработок вышла на новый уровень своего развития.

В этом велика заслуга физико-технического института НПО «Физика-Солнце» Академии наук Республики Узбекистан. Ученые института ведут глубокие исследования по рациональному использованию огромного гелиоэнергетического потенциала нашей страны.

На основе их научных разработок в нашей стране более десяти лет изготавливают и экспериментально используют системы горячего водоснабжения и отопления жилых домов и социальных объектов на основе солнечных водонагревательных установок.

В Ташкенте, Самаркандской области и других регионах Узбекистана установлены гелиоустановки, с помощью которых получают горячую воду.

Новейшие разработки ученых Узбекистана используются также и в сельском хозяйстве. Как известно, существуют трудности в водоподъеме в регионах, в которых нет или по каким-либо причинам не действуют линии электропередач и система водоснабжения. В этих целях используется фотоэлектрическая установка, преобразующая солнечную энергию в электрическую.

Она включает в себя солнечные батареи, систему аккумулирования энергии и преобразователь постоянного тока в переменный. Фермерские хозяйства могут задействовать систему ирригации с использованием ресурсосберегающих технологий – капельного орошения и освоить ранее неорошаемые земли.

Фотоэлектрическая установка долговечна, не требует специального технического обслуживания и окупается в течение нескольких лет эксплуатации.

Учеными института также разработаны солнечные опреснители воды, фотоэлектрические станции и фотоэлектрические системы уличного освещения, а также другие технологические новшества.

Разработкой, производством и реализацией альтернативных источников энергии занимается и ОАО «Узэлектроаппарат-Электрощит». На предприятии налажено производство гибридных систем горячего водоснабжения и отопления, в которых наряду с солнечными панелями установлен дизельный генератор.

Подобная система полностью автоматизирована и практически не требует присутствия человека. В солнечные дни панели обеспечивают здание электричеством и накапливают его в аккумуляторах для дальнейшей автономной работы.

В зимние или пасмурные дни, когда энергия от панелей поступает в недостаточном количестве, автоматически включается дизельный генератор, который работает вплоть до возобновления питания, поступаемого от солнечных панелей.

Такие системы успешно интегрируются в стационарные, при которых любое здание может попеременно работать от городской системы энергоснабжения и гибридной. При этом сами аккумуляторы могут накапливать энергию из сети для последующей работы в автономном режиме.

В нашей стране разработаны портативные фотоэлектрические станции энергоснабжения, которые используются для питания электрических приборов, их потребляемая мощность не превышает вырабатываемой ими энергии. Они оснащены автоматической защитой от перегрузки и короткого замыкания на выходе, а также от перегрева и чрезмерного заряда или разряда батареи.

Укрепляя тенденцию развития научного потенциала Узбекистана в сфере гелиоэнергетики в соответствии с постановлением Президента Ислама Каримова «О создании Международного института солнечной энергии» от 1 марта 2013 года на базе НПО «Физика-Солнце» Академии наук создан Международный институт солнечной энергии. Он будет вести высокотехнологичные разработки в области промышленного использования солнечной энергии, подготавливать предложения по практическому использованию ее потенциала в различных отраслях экономики и социальной сфере на основе передовых и экономически эффективных технологий.

Вопросы более активного использования солнечной энергии будут обсуждаться на очередном, шестом заседании Азиатского форума солнечной энергии, которое состоится в нашей стране 20-23 ноября.

Проведение форума будет способствовать обмену опытом с другими странами в использовании солнечной энергии и еще большему расширению в Узбекистане научно-теоретической и практической деятельности в области гелиоэнергетики.

УзА, Бабур Абидов

Источник: http://www.uza.uz/ru/programs/26-years/energiya-solntsa-energiya-budushchego-12.11.2013-26028/

Перспективы солнечной энергетики

О солнечной энергетике и перспективах ее развития ведутся споры и дискуссии уже много лет. Большинство считают солнечную энергетику – энергетикой будущего, надеждой всего человечества. Серьезные инвестиции вкладывает в строительство солнечных электростанций большое количество компаний.

Солнечную энергетику стремятся развивать во многих странах мирах, считая ее главной альтернативой традиционным энергоносителям. Германия, являясь далеко не солнечной страной, стала мировым лидеров в этой сфере. Совокупная мощность СЭС Германии растет год от года. Серьезно занимаются разработками в области энергии солнца и в Китае.

Согласно оптимистичному прогнозу International Energy Agency, солнечные электростанции к 2050 году смогут производить до 20-25% мировой электроэнергии.

Альтернативный взгляд на перспективы солнечных электростанций базируется на том, что затраты, которые требуются для изготовления солнечных батарей и аккумуляторных систем, в разы превышают прибыль от производимой солнечными электростанциями электроэнергии.

Противники этой позиции уверяют, что все как раз наоборот. Современные солнечные батареи способны работать без новых капиталовложений десятки и даже сотни лет, произведенная ими суммарная энергия равна бесконечности.

Вот почему в долгосрочной перспективе электроэнергия, полученная с использованием энергии солнца, станет не просто рентабельной, а сверхприбыльной.

Где же истина? Попробуем разобраться в этом вместе с вами, уважаемые читатели. Мы рассмотрим современные подходы в сфере солнечной энергетики и некоторые гениальнейшие идеи, которые на сегодняшний день уже реализованы. Мы попробуем установить КПД солнечных батарей, функционирующих в настоящее время, понять, почему сегодня этот КПД является довольно низким.

Эффективность солнечных батарей в России

Согласно современным исследованиям, солнечная энергия составляет порядка 1367 Ватт на 1 кв.м (солнечная постоянная). На экваторе через атмосферу до земли доходит лишь 1020 Ватт. На территории России с помощью солнечных электростанций (при условии, что КПД солнечных элементов составляет сегодня 16%) в среднем можно получить 163,2 Ватта на квадратный метр.

В этих таблицах приводится годовая инсоляция для городов России с учетом погодных условий, длительности дня и ночи, а также, типа установки солнечных батарей (КПД солнечной батареи не учитывается).

Если в Москве установить квадратный километр солнечных батарей под углом в 40 градусов (что для Москвы оптимально), то годовой объем выработанной электроэнергии составит 1173*0.16 = 187.6 ГВт*ч. При цене на электроэнергию в 3 рубля за кВт/ч, условная стоимость сгенерированной электроэнергии – 561 млн. рублей.

Наиболее распространенные способы генерации электроэнергии с помощью солнца:

Солнечные тепло-электространции

Громадные зеркала таких солнечных электростанций, поворачиваясь, ловят солнце и отражают его на коллектор. Принцип функционирования таких электрогенерирующих станций основан на преобразовании тепловой энергии солнца в механическую электроэнергию термодинамической машины либо с помощью газопоршневого двигателя Стирлинга, либо с помощью нагрева воды и т.п.

Источник: https://alternativenergy.ru/solnechnaya-energetika/507-solnechnaya-energetika-elektrostancii-perspektivy.html

Ссылка на основную публикацию