Технологии энергосбережения

Использование ресурсов и энергии - оптимизация бытового энергопотребления - - Энергия Солнца

Энергия Солнца. Практически вся биосфера Земли существует за счет энергии Солнца. В атмосфере Земли солнечное излучение частично отражается, поглощается, преломляется и т.д. Газовая оболочка Земли – атмосфера – одновременно защищает живую природу от всей мощи солнечной радиации и служит теплозащитным слоем, обеспечивающим соответствующий температурный режим.

По расчетным оценкам, Солнце дает Земле в 15000 раз больше энергии, чем ежегодно в настоящее время используется человечеством. Это огромный источник энергии, если человечество научится им эффективно пользоваться и преодолеет ряд его недостатков:

· высокая рассеянность. Энергетический поток на поверхности Земли в среднем менее 0,1 кВт/м2;

· неравномерное поступление, особенно в России, из-за атмосферных явлений и условий климата;

· низкий коэффициент преобразования в полезную энергию (менее 10 %).

Энергию Солнца можно использовать для обогрева зданий, в первую очередь, за счет соответствующих дизайна и ориентации. Этот вариант называется пассивной солнечной конструкцией зданий, в которой с целью улавливания энергии солнца для обогрева помещений в основном используются окна. В зависимости от условий местного климата устанавливаются также и резервуары с водой.

В зданиях с пассивными солнечными конструкциями много естественного света, что способствует снижению потребности в электрическом освещении. Такие здания появляются и в России, в том числе, и в северных районах, за счет использования современных трех- и даже четырехслойных оконных систем.

Пожалуй, самое распространенное устройство в условиях России для пассивного использования солнечной энергии – это огородная теплица.

Активная солнечная конструкция зданий предусматривает использование панелей солнечных батарей, по которым циркулирует вода, что позволяет распределять тепло по дому или хранить его в тепловых аккумуляторах – резервуарах с горячей водой. В больших подобных системах в качестве теплохранилищ используется бассейны, например, в гостиницах, спортивных сооружениях и др. Но активные солнечные системы практически во всех климатических зонах России могут служить лишь как вспомогательные системы горячего водоснабжения и обогрева домов. Но в случае создания эффективных и доступных по ценам теплонакопителей в ряде климатических зон России эти системы отопления могут рассматриваться и как основные.

Для выработки электроэнергии в настоящее время в зарубежной практике используют зеркала, которые концентрируют излучение солнца и нагревают воду с целью получения пара. А далее по классической схеме – паровая турбина приводит в действие генератор, который вырабатывает электроэнергию.

Зеркало автоматически следит за солнцем. При диаметре системы зеркал в 15–18 м можно реализовать установку с мощностью до 15 кВт. Отметим, что минимальная потребность человека в энергообеспечении оценивается в пределах 1–2 кВт.

Но в своей повседневной жизни практически каждый из нас пользуется преобразованной солнечной энергией. Речь идет о фотогальванических системах. В них используется особенность широко распространенного в природе кремния (более 25 % массы земной коры), который при попадании на его поверхность солнечного света генерирует электроэнергию в очень небольших количествах. Эти источники энергии используются повсеместно в калькуляторах, электронных часах, термометрах и т.д. и т.п. Имеется уже и более мощные установки, начиная от космических спутников до походных холодильников, зарядных устройств, насосов.

Теория и практика использования солнечной энергии еще только формируется, и здесь следует ожидать уже в ближайшем будущем самых неожиданных технических и технологических решений.