Сонячна енергія та її використання людиною

Размещено на http://www.allbest.ru/

Земля щодня одержує від Сонця в тисячу разів більше енергії, ніж її виробляється всіма електростанціями світу. Оцінка енергетичних можливостей Сонця показує, що щорічний потік енергії, що посилається їм на Землю, в 10 разів більше, ніж вся енергія, ув'язнена в паливі, що є в надрах. Використання тільки 5% сонячної енергії, що потрапляє на 1/10 частину пустель нашої країни, перекрило б в 30 разів потужність електростанцій Росії.

До районів з сприятливими умовами для освоєння сонячної енергії відносяться Україна, Молдавія, Кавказ, Середня Азія, Казахстан, південь Росії, Забайкаллі, окремі райони Далекого Сходу. Тут сонячний «сезон» триває від 2200 до 3000 год/рік. За цей час «злива» сонячної енергії складає від 1200 до 1700 кВт-год на 1 м².

Оцінюючи значення для природи широкого використання сонячної енергії, слід зазначити, що при існуючому рівні технології, стійкої тенденції до зростання витрат на видобуток і транспортування традиційних палив, а також вимог, що випливають з екологічних міркувань, утилізація сонячної енергії в першу чергу доцільна для теплопостачання різних об'єктів.

Спроби використовувати сонячну енергію в масовому масштабі почали вживатися досить активно після нафтової кризи 1973-1974 рр. тоді ж було високо оцінене значення природи Сонця в якості важливого энергоностеля. Обладнання для сонячної енергетики вже надходить на ринок.

З 1984 р. в Росії 35 організацій різних міністерств і відомств ведуть роботи по використанню сонячної енергії для опалення та гарячого водопостачання житлових будинків. У 1985 р. в країні вироблено 215 тис. м² сонячних колекторів.

Система теплопостачання будинку складається з трьох контурів: сонячного, опалювального і гарячого водопостачання. Є також резервні джерела енергії - електричні підігрівачі води. Вони працюють, коли вода погано нагріта за рахунок Сонця, і розраховані так, що можуть дати дому тепло при відключенні сонячного колектора.

У сонячному контурі циркулює теплоносій, який, проходячи через геліоприймач, нагрівається за рахунок сонячної радіації. Теплоносієм є вода, а в холодний час -- антифриз (суміш етиленгліколю з водою), що дозволяє використовувати установку круглий рік. Сонячний контур заповнюється антифризом з допомогою ручного насоса; вода в контури надходить з водопроводу. сонячний енергія використання людина

Геліоприймач -- це набір сонячних колекторів. Кожен такий колектор являє собою добре теплоізольований ящик, в якому знаходиться нагрівається сонячними променями алюмінієва панель. Для найбільшого поглинання сонячної радіації панель зверху пофарбована в чорний колір. Подвійна скляна рама, закриває ящик зверху, пропускає сонячні промені, але затримує інфрачервоне випромінювання від нагрітої панелі. Геліоприймач змонтований нерухомо на південному схилі даху будинку з кутом нахилу 60°, що забезпечує в зимовий час найбільш ефективне використання сонячної радіації для опалення.

В баку-теплообміннику теплоносій віддає накопичене тепло воді, заповнює бак і надходить в опалювальний контур, і воді контуру гарячого водопостачання. Циркуляція води в цих контурах природна. Бак-теплообмінник служить одночасно і акумулятором тепла. Його обсяг обраний з розрахунку покриття добової потреби будинку в теплі, коли не діє сонячний контур. Система сонячного теплопостачання будинку може працювати в декількох режимах. Перш за все, це основний режим: сонячна радіація достатня і є необхідність в опаленні та гарячій воді. Можливі випадки, коли сонячної радіації вистачає для роботи системи, але потреби в опаленні немає. Тоді бак-акумулятор, розташований на горищі будинку, наповнюється з водопроводу. Вода, нагріта в трубах теплообмінника, піднімається по трубопроводу поступає в верхню частину бака-акумулятора, витісняючи при цьому в теплообмінник більш холодну воду з нижніх шарів. Розбір гарячої води йде з верхньої частини бака-акумулятора; одночасно знизу до нього надходить вода з водопроводу.

Може статися так, що сонячна радіація практично відсутня, а необхідність в опаленні є. Тоді сонячний контур вимкнеться і опалювальний контур буде працювати або на енергії, запасеної в баку-теплообміннику, або з электроводоподогревателем.

За роботою установки сонячного теплопостачання стежить автоматична система управління. Вона отримує сигнали від датчиків значення температури, встановлених в різних місцях контурів. Якщо через зміни погоди температура теплоносія стане нижче, ніж температура води в баку-теплообміннику, автоматично вимикається насос прокачує теплоносій по сонячного контуру; при зменшенні температури води в теплообміннику нижче заданої насос знову включиться. Автоматика стежить і за температурою в будинку.

Крим справедливо вважають сонячним півостровом. Більшу частину року тут яскраво світить сонце. І людей давно хвилює питання, чи не можна його енергію змусити працювати на людину. Прикладів використання сонячної енергії чимало. Так, на птахофабриці «Південна» в Криму на молочному комплексі змонтована гелеустановка. З її допомогою підігрівають та використовують воду вдень, котельня працює лише в похмурі дні і ночі.

У 1985 р. дала промисловий струм сонячна електростанція в Криму біля селища Щолкіно. З включенням її в мережу ще один нетрадиційний джерело енергії поставлений на службу народному господарству. Це хороший приклад того, як люди поступово починають враховувати високе значення природи і використовують сонячну енергію, щоб завдавати якомога менше шкоди навколишньому середовищу.

Перша в Росії велика сонячна електростанція потужністю 300 тис. кВт підніметься в пустелі Кизилкум, неподалік від Туямуюнского водосховища на Амудар'ї. Вона буде збирати і концентрувати енергію щедрого сонця пустелі. На секторі поля площею близько 150 га будуть встановлені 5250 дзеркальних відбивачів. По командам комп'ютерів геліостати стануть постійно стежити за рухом сонця. Всі концентровані пучки світла будуть сходитися в фокусі на поверхні парогенератора, встановленого високо над землею. Нагріта сонцем вода дасть пар, який під тиском кинеться по трубопроводах в машинний зал, до турбогенератора. У похмурі дні енергію буде давати побудована поруч звичайна ТЕС. Шкідливі викиди в атмосферу при цьому скоротяться на 10 тис. т.

У 1986 р. в Ашхабаді побудована перша в республіці гелиокотельная, яка працює на енергії сонячного тепла, забезпечуючи гарячою водою житлові будинки, школи-інтернати мікрорайону в північній частині міста.

Істотна відмінність цієї «сонячної котельні» від вже діючих у країні подібних гелиокомплексов -- в принципово новою схемою монтажу обладнання, що дозволяє з допомогою електронного регулятора заощаджувати щорічно до 70 т умовного палива і враховує значення природи сонячної енергетики. Більше двохсот днів у році зможе вона працювати на дешевої сонячної енергії. А потрібно в зимовий час підігріти воду до більш високої температури, котельню завжди можна переключити на природний газ. На черзі -- вже споруда Чарджоуской гелиокотельной.

Силу вітру і тепло сонячних променів звели в одну упряжку» вчені Казахстану. Поблизу села Баканас -- центру Балхашского району Алма-Атинської області -- почалося будівництво першої в країні комбінованої сонячно-вітрової енергосистеми. Така електростанція має великі перспективи і її значення для природи дуже високо.

У Південному Прибалхашье більш як 250 сонячних днів в році, а похмурі рідко бувають тихими. Але якщо таке і трапляється, запалювати топки котельні не потрібно: струм почне давати ланцюг попередньо заряджених потужних акумуляторів. Працює в напівавтоматичному режимі система дасть електрику і тепло виробничих корпусів та житлових будинків, радіотелевізійної станції, теплиці.

В даний час сонячні елементи широко застосовуються в космічній техніці, головним чином у вигляді сонячних батарей.

Размещено на Allbest.ru