Солнечная энергия

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

1 2

В последнее время интерес  к проблеме использования солнечной  энергии резко возрос, и хотя этот источник также относится к возобновляемым, внимание, уделяемое ему во всем мире, заставляет нас рассмотреть  его возможности отдельно. Потенциальные возможности энергетики, основанной на использовании непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики. Заметим, что использование всего лишь 0.0125 % этого количества энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики, а использование 0.5 % - полностью покрыть потребности на перспективу. К сожалению, вряд ли когда-нибудь эти огромные потенциальные ресурсы удастся реализовать в больших масштабах. Одним из наиболее серьезных препятствий такой реализации является низкая интенсивность солнечного излучения. Даже при наилучших атмосферных условиях ( южные широты, чистое небо ) плотность потока солнечного излучения составляет не более 250 Вт/м2. Поэтому, чтобы коллекторы солнечного излучения "собирали" за год энергию, необходимую для удовлетворения всех потребностей человечества нужно разместить их на территории 130 000 км2 ! Необходимость использовать коллекторы огромных размеров, кроме того, влечет за собой значительные материальные затраты.

3

Солнечная энергетика относится  к наиболее материалоемким видам  производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии  влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовление гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки. Подсчеты показывают, что для производства 1 МВт год электрической энергии с помощью солнечной энергетики потребуется затратить от 10 000 до 40 000 человеко-часов. В традиционной энергетике на органическом топливе этот показатель составляет 200-500 человеко-часов. Пока еще электрическая энергия, рожденная солнечными лучами, обходится намного дороже, чем получаемая традиционными способами. Ученые надеются, что эксперименты, которые они проведут на опытных установках и станциях, помогут решить не только технические, но и экономические проблемы.

4

ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА

Гелиоэнергетика - получение  энергии от Солнца. Имеется несколько  технологий солнечной энергетики. Получение  электроэнергии от лучей Солнца не даёт вредных выбросов в атмосферу, производство стандартных силиконовых  батарей также причиняет мало вреда. Но производство в широких  масштабах многослойных элементов  с использованием таких экзотических материалов, как арсенид галлия или  сульфид кадмия, сопровождается вредными выбросами.

Солнечные батареи имеют  ряд преимуществ: они могут помещаться на крышах домов, вдоль шоссейных  дорог, легко трансформируются, используются в отдалённых районах. Главной причиной, сдерживающей использование солнечных батарей, является их высокая стоимость. Нынешняя стоимость солнечной электроэнергии равняется 4,5 дол. за 1 Вт мощности и, как результат, цена 1 кВт\час электроэнергии в 6 раз дороже энергии, полученной традиционным путём сжигания топлива. Возможно использование солнечной энергии для отопления жилищ.

ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА В БЕЛАРУСИ

5

По метеорологическим  данным, в Республике Беларусь в  среднем 250 дней в году пасмурных, 185 с переменной облачностью и 30 ясных, а среднегодовое поступление  солнечной энергии на земную поверхность  с учетом ночей и облачности составляет 243 Кал на 1 см 2 за сутки, что эквивалентно 2,8 кВт/ч•м 2, а с учетом КПД преобразования 12% — 0,3 кВт/ч/сут•м 2.

В условиях нашей страны 80% энергии Солнца приходится на летний период, когда нет необходимости отапливать жильё, кроме того, солнечных дней в году недостаточно, чтобы использование солнечных батарей стало экономически целесообразно.

В Республике Беларусь целесообразны 3 варианта использования солнечной  энергии:

· пассивное использование  солнечной энергии методом строительства  домов «солнечной архитектуры». Расчёты  показывают, что количества энергии, падающее на южную сторону крыши  домов площадью 100 кв. м. на широте Минска, вполне хватает даже на отопление  зимой. Размеры дешёвого гравийного теплового аккумулятора под домом  вполне приемлемы. Однако в настоящее  время полностью игнорируются даже принципы пассивного солнечного отопления. Единственное здание в Беларуси, построенное  с использованием этого принципа - немецкий Международный Образовательный  Центр;

· использование солнечной  энергии для целей горячего водоснабжения  и отопления с помощью солнечных  коллекторов;

· использование солнечной  энергии для производства электроэнергии с помощью фотоэлектрических  установок.

Если проектирование зданий проводить с учётом энергетического  потенциала климата местности и  условий для саморегулирования  теплового режима зданий, то расход энергии на теплоснабжение можно  сократить на 20-60%. Так, строительство  на принципах «солнечной архитектуры» может снизить годовое теплопотребление до 70-80 кВт\кв. м.

6

В настоящее время финансируется  создание отечественной установки  на фотоэлементах. Одна солнечная электростанция установлена в Беловежской пуще и отапливает два дома, ещё несколько  установлены в чернобыльской  зоне. Солнечные коллекторы рекомендуется  устанавливать в коттеджах, загородных домах. Они экономичнее традиционных угольных котлов.

Создано опытное производство систем горячего водоснабжения, базирующихся на использовании солнечной энергии. Эти устройства включают в себя солнечные  коллекторы и теплонакопители. Оптимальный для местного климата вариант - система с четырьмя коллекторами - позволяет обеспечить потребности в горячем водоснабжении семьи из 4-5 человек. Зимой установку можно интегрировать со стандартной системой отопления. Стоимость оборудования варьируется в пределах 900-3500 дол. США.

7

В Республике Беларусь организовано производство гелиосистем для нагрева  воды. Они представляют собой лёгкие, компактные конструкции, собираемые по модульному принципу. В зависимости  от конкретных условий можно получить установку любой производительности. Основой гелиосистем является плёночно-трубочный  адсорбирующий коллектор. Теплообменники, входящие в состав систем, изготавливаются  из специальных материалов, исключающих  коррозию при замерзании. Гелиоустановки могут подсоединяться к централизованной системе отопления или работать автономно с заправкой бака-накопителя требуемой ёмкости. Приблизительная  цена систем составляет 400 дол. США.

Однако в целом в  ближайшее время на значительное увеличение доли солнечной энергетики в Беларуси рассчитывать не приходится. Но специалисты убеждены, что к 2060 году доля энергии Солнца превысит 50%.

С учетом опыта создания солнечной  электростанции в Крыму, а также  зарубежного опыта удельные капиталовложения и себестоимость получаемой электроэнергии десятикратно превышают ее производство на других источниках. Технический  прогресс в этой области, естественно, будет способствовать снижению затрат, однако для условий Беларуси в  прогнозируемом периоде составляющая производства электроэнергии с помощью  солнечной энергии будет практически  неощутима.

8

Основными направлениями  использования энергии солнца будут  гелиоводоподогреватели (ГВП) и различные гелиоустановки для интенсификации процессов сушки и подогрева воды в сельскохозяйственном производстве.

Широко распространено мнение о том, что практическое использование  солнечной энергии -- дело отдаленного будущего. Это мнение неверно. Солнечная энергетика уже сегодня могла бы стать альтернативой традиционной.

9