Технологии энергосбережения

Краткий обзор проблем современной энергетики - Солнечная радиация как источкин возобновляемой энергии

Среди возобновляемых источников энергии солнечная радиация по масштабам ресурсов, экологической чистоте и повсеместной распространенности наиболее перспективна.

В нашей стране потребляется примерно 20% всего мирового производства первичных энергоресурсов, однако себестоимость органического топлива растет быстрыми темпами, обостряются экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды. В связи с указанными проблемами становится все более необходимым использование нетрадиционных энергоресурсов, в первую очередь солнечной. Имеются довольно широкие возможности применения солнечных установок для индивидуальных потребителей особенно в сельской местности. Расширение масштабов применения солнечных установок не только даст значительную экономию энергоресурсов, но и позволит смягчить экологическую ситуацию.

Солнечная энергия является основным источником всех естественных явлений на Земле: она нагревает ее атмосферу, океаны и поверхность суши. Она влияет каким-то образом на климатические изменения, такие как засухи, ледниковые периоды и так далее. Зная все это нельзя не заинтересоваться состоянием Солнца в настоящее время. Каким было наше Светило в прошлом, что станет с ним в далеком будущем. Интересно будут ли люди испытывать нехватку солнечной энергии на Земле.

Ближайшая к нам звезда – Солнце – центр нашей планетной системы и источник почти всех видов энергии на Земле. Каково оно и что на нем можно увидеть?

Солнце – это раскаленный газовый шар диаметром 1млн. 392тыс. км. Состоящий на 80% из водорода и на 20% из гелия. В центральных частях Солнца протекают ядерные реакции. За счет выделяющейся при этом энергии Солнце светит уже более 5 млрд. лет. В такой реакции расходуется примерно ¾ процентов вещества. В результате масса Солнца каждую секунду уменьшается на 4 млн. т, тем не менее ученые предполагают, что его состояние не изменится еще в течение миллиардов лет.

Солнечное излучение, распространяясь со скоростью 300 тыс. км/с уже через 8 минут достигает орбиты Земли, отстоящей от Солнца на 1500 млн. км. Его исходная интенсивность настолько велика, что даже на током большом расстоянии она составляет около 1300 Вт/м2.

Температура внутри Солнца примерно 15 млн. Кельвинов, а на видимой нам поверхности примерно 6млн. Кельвинов.

Солнце излучает ежесекундно 88*1024 калорий или 370*1012 ТДж теплоты. И этого количества теплоты на Землю попадает в энергетическом эквиваленте только 1,2 *1017 Вт, т. е., за год 1018 кВт.ч или в 10000раз больше той энергии, сегодня потребляется в мире. По сравнению с ним все остальные источники энергии дают теплоты пренебрежительно мало. Если, к примеру, общий потенциал Солнца определять по солнечной энергии, падающей только на свободные необрабатываемые земли, то средне годовая мощность составит около 10000 ТВт, что примерно в 5000 раз больше, чем мощность всех современных энергетических установок мира.

Практическую целесообразность использования солнечной энергии установлено исходя из максимального солнечного излучения равного 1 кВт/м2.Однако оно длится всего 1-2 часа в летние дни на близких к экватору широтах. Среднее солнечное излучение в большинстве районов составляет 200 – 250 Вт/м2, но и это много с точки зрения производственной деятельности. К примеру, средняя плотность искусственной энергии, обусловленной, хозяйственной деятельностью равна всего 0,02 Вт/м2, то есть в 10000 раз меньше средней плотности солнечной энергии. Расчеты показали, что для удовлетворения современного электропотребления достаточно превратить солнечную энергию, падающую на 0,0025% поверхности Земли, в электрическую. Этот краткий анализ позволяет сделать вывод, что непосредственное использование только солнечной энергии может свободно покрыть все потребности человечества в электроэнергии.