Primeri uporabe sončne energije na Zemlji. Sončna energija. Sončna energija

Ljudje so že dolgo govorili o Soncu kot o mogočnem in velikem, ki ga je v svojih religijah dvignil do živega objekta. Svetilke so častili, hvalili, merili čas in vedno je veljala za njen primarni vir zemeljskih blagoslovov.

Potreba po sončni energiji

Preteklo je več tisoč let. Človeštvo je vstopilo v novo obdobje svojega razvoja in uživa sadove hitrega tehnološkega napredka. Danes pa je Sonce tisto, ki predstavlja glavni naravni vir toplote in posledično življenje.

Kako človeštvo uporablja sonce v svojih vsakodnevnih dejavnostih? Razmislite o tem vprašanju podrobneje.

"Delo" Sonca

Nebeško telo je edini vir energije, ki je potrebna za fotosintezo rastlin. Sonce je v gibanju vodnega cikla in samo zaradi njega so na našem planetu človeku znana vsa fosilna goriva. Ljudje pa uporabljajo moč te svetle zvezde, da zadovoljijo svoje potrebe po električni in toplotni energiji. Brez tega bi bilo življenje na planetu preprosto nemogoče.

Glavni vir energije

Narava pametno zagotavlja, da človeštvo prejme svoje darove iz nebesnega telesa. Sončna energija se dostavlja na Zemljo s prenosom sevalnih valov na površino celin in voda. Poleg tega so iz celotnega poslanega spektra doseženi samo naslednji:

1. Ultravijolični valovi. Človeško oko je nevidno in predstavlja približno 2% celotnega spektra.

2. Svetlobni valovi. To je približno polovica energije sonca, ki doseže površino zemlje. Zahvaljujoč svetlobnim valovom človek vidi vse barve sveta okoli sebe.

3. Infrardeči valovi. Sestavljajo približno 49% spektra in ogrevajo površino vode in zemlje. Prav ti valovi so najbolj povprašeni pri uporabi sončne energije na Zemlji.

Načelo pretvarjanja infrardečih valov

Kako je proces uporabe energije Sonca na Zemlji? Kot vsako drugo podobno dejanje se izvaja po načelu neposredne transformacije. Vse kar potrebujete je posebna površina. Vkrcanje na sonce gre skozi proces transformacije v energijo. Za pridobivanje toplote v tej shemi mora biti vključen zbiralec. Absorbira infrardeče valove. Nadalje, v napravi, ki uporablja energijo Sonca, so zagotovo pogoni. Za ogrevanje končnega izdelka uredite posebne izmenjevalnike toplote.

Po prejemu električne energije uporabljajo se posebne fotocelice. Na površini sprejemajo žarke svetlobe. Nato sončne naprave proizvajajo električno energijo iz njih.

Praktična uporaba

Obstajajo številni primeri uporabe sončne energije na Zemlji. Potreba po električni energiji je zadovoljena z uporabo novih tehnologij. Kje se uporablja ta naravni vir?

1. Zaradi sončne energije delujejo posebne naprave za ogrevanje vode. V nekaterih regijah, kjer termometer doseže visoke ravni, žarki nebesnega telesa pomagajo ljudem, da segrejejo zgradbe.

2. Energija sonca najde svojo uporabo v dimnikih in pasivnih prezračevalnih sistemih, kjer poteka konvekcija zraka, ki se segreva s svetlobnimi valovi.

3. S pomočjo sonca se je človek naučil razsoljevati morsko vodo. Uparjalnik je v tem primeru nebeško telo. Razsoljena voda gre za potrebe industrije, kmetijstva, našla svojo uporabo v vsakdanjem življenju.

4. Sončna energija pomaga ljudem, da se posušijo in pasterizirajo hrano.

5. Ta vir se uporablja v vesolju. Zaradi energije Sonca je zagotovljena operabilnost satelitov in medplanetnih postaj.

6. Najbolj preprosti in nizkoenergetski viri električnega toka, katerih delovanje temelji na uporabi sončne svetlobe, so sodobni kalkulatorji.

Ta računalniška tehnologija se uporablja skoraj povsod.

Nova smer energetskega kompleksa

Danes človeštvo uvaja v prakso in uspešno razvija naprave, ki omogočajo, da izvlečejo svetlobo in toploto brez uporabe premoga, nafte in plina. V nacionalnem gospodarstvu mnogih držav se je pojavila nova pod-industrija - sončna energija. To je eno od področij alternativne energije. Temelji na načelu neposredne rabe sončnega sevanja.

Cilj sončne energije je pridobivanje toplote in svetlobe, ki je tako potrebna človeštvu. Nova veja se včasih imenuje sončna energija. Navsezadnje je Helios v grščini sonce.

Delovni kompleks

Teoretično lahko vsak od nas izračuna sončno instalacijo. Konec koncev je znano, da bo pot svetlobnih žarkov, ki so prešla pot od edine zvezde našega galaktičnega sistema do Zemlje, prinesla s seboj energijski naboj 1367 W na kvadratni meter. To je tako imenovana sončna konstanta, ki obstaja na vhodu v atmosferske plasti. Ta možnost je možna le v idealnih pogojih, ki preprosto ne obstajajo v naravi. Po prehodu atmosfere sončni žarki bo na ekvator 1020 vatov na kvadratni meter. Toda zaradi spremembe dnevnega in nočnega časa lahko dobimo trikrat manj vrednosti. Kar zadeva zmerne zemljepisne širine, se ne spreminja le trajanje dnevne svetlobe, ampak tudi sezonskost. Tako je treba pri izračunu proizvodnje električne energije na mestih, ki so daleč od ekvatorja, zmanjšati še za dva krat.

Geografija sevanja nebesnega telesa

Kje lahko solarna energija deluje dovolj učinkovito? Naravni pogoji za namestitev naprav imajo pomembno vlogo v tej rastoči industriji.
Porazdelitev sončnega sevanja na površini Zemlje je neenakomerna. V nekaterih regijah je žarek sončnega žarka dolgo pričakovani in redki gost, v drugih je sposoben potlačiti vse žive stvari.

Količina sončnega sevanja, ki jo prejme določeno območje, je odvisna od zemljepisne širine njegove lokacije. Največje odmerke naravne svetlobne energije prejmejo države, ki se nahajajo v bližini ekvatorja. Ampak to še ni vse. Količina sončnega toka je odvisna od števila čistih dni, ki se spreminjajo med prehodom iz ene podnebne cone v drugo. Zračni tokovi in ​​druge značilnosti območja lahko povečajo ali zmanjšajo stopnjo sevanja. Prednosti sončne energije so najbolj znane:

- države severovzhodne Afrike in nekaterih jugozahodnih in osrednjih regij celine;
- prebivalci Arabskega polotoka;
- vzhodna obala Afrike;
- severozahodna Avstralija in nekateri Indonezijski otoki;
- zahodna obala Južne Amerike.

Kar zadeva Rusijo, potem, kot kažejo meritve na njenem ozemlju, se regije, ki mejijo na Kitajsko in severna območja, veselijo najvišjih odmerkov sončnega sevanja. In kje v naši državi sonce najmanj ogreva Zemljo? To je severozahodna regija, ki vključuje Sankt Peterburg in okolico.

Elektrarne

Težko si je predstavljati naše življenje brez uporabe sončne energije na Zemlji. Kako ga uporabiti? Za proizvodnjo električne energije lahko uporabite žarke svetlobe. Potreba po njej narašča vsako leto, medtem ko se zaloge plina, nafte in premoga hitro zmanjšujejo. Zato so v zadnjih desetletjih ljudje začeli graditi sončne elektrarne. Navsezadnje ti objekti omogočajo uporabo alternativnih virov energije, kar bistveno varčuje z naravnimi viri.

Solarne elektrarne delujejo s pomočjo fotocelic, vgrajenih v njihovo površino. Poleg tega je bilo v zadnjih letih mogoče znatno povečati učinkovitost takih sistemov. Solarne naprave so začele proizvajati iz najnovejših materialov in z uporabo kreativnih inženirskih rešitev. To je močno povečalo njihovo moč.

Po mnenju nekaterih raziskovalcev lahko človeštvo v bližnji prihodnosti opusti obstoječe tradicionalne načine proizvodnje električne energije. Potrebe ljudi bodo popolnoma zadovoljile nebeško telo.

Sončne elektrarne so lahko različnih velikosti. Najmanjši med njimi so zasebni. V teh sistemih je na voljo le nekaj sončnih kolektorjev. Največje in najbolj zapletene naprave zavzemajo območja, ki presegajo deset kvadratnih kilometrov.

Vse sončne elektrarne so razdeljene na šest tipov. Med njimi so:

- stolp;
- naprave s fotocelicami;
- obliko posode;
- parabolični;
- sončni vakuum;
- mešano.

Najpogostejši tip elektrarne je stolp. To je visoka konstrukcija. Navzven je podoben stolpu z rezervoarjem. Rezervoar je napolnjen z vodo in pobarvan v črno barvo. Okoli stolpa so ogledala, katerih površina presega 8 kvadratnih metrov. Celoten sistem je povezan z eno samo nadzorno ploščo, skozi katero je mogoče usmeriti kot nagiba ogledal, tako da nenehno odsevajo sončno svetlobo. Žarki, usmerjeni proti rezervoarju, ogrevajo vodo. Sistem proizvaja paro, ki se pošilja za proizvodnjo električne energije.

Med delovanjem fotovoltaičnih elektrarn se uporabljajo sončne baterije. Danes so takšne naprave postale še posebej priljubljene. Konec koncev lahko sončne celice namestimo v majhne bloke, kar omogoča, da se ne uporabljajo samo za industrijska podjetja, temveč tudi za zasebne hiše.

Če vidite celo vrsto velikih satelitskih anten, na notranji strani katerih so nameščene zrcalne plošče, potem morate vedeti, da so to parabolične elektrarne, ki delujejo na sončno sevanje. Načelo njihovega delovanja je podobno istim sistemom stolpnih tipov. Ulovijo žarek svetlobe in segrevajo sprejemnik s tekočino. Nato nastaja para, ki gre v proizvodnjo električne energije.

Ploščice delujejo enako kot tiste, ki so povezane s stolpom in paraboličnim tipom. Razlike le v oblikovnih značilnostih naprave. Na prvi pogled izgleda kot ogromno kovinsko drevo, katerega listi so ploska ogledala okrogle oblike. V njih je koncentrirana sončna energija.

Neobičajna metoda pridobivanja toplote se uporablja v solarno-vakuumski elektrarni. Njegova zasnova je del zemljišča, prekrit z okroglo streho. V središču te strukture stoji votli stolp, na katerem so nameščene turbine. Vrtenje lopatic takšne elektrarne je posledica pretoka zraka, ki se pojavi pri temperaturni razliki. Steklena streha prenaša sončne žarke. Ogrevajo zemljo. Temperatura zraka v prostoru se dvigne. Razlika v odčitkih termometrov znotraj in zunaj ustvarja zračni prepih.

Uporaba sončne energije in elektrarne mešanega tipa. O takih sistemih je mogoče govoriti v primerih, ko se na stolpih uporabljajo na primer dodatne celice.

Prednosti in slabosti sončne energije

Vsaka veja nacionalnega gospodarstva ima svoje pozitivne in negativne strani. So pri uporabi svetlobnih tokov. Prednosti sončne energije so:

- prijaznost do okolja, ker ne onesnažuje okolja;
- razpoložljivost glavnih komponent - fotovoltaičnih celic, ki se izvajajo ne samo za industrijsko rabo, ampak tudi za ustvarjanje osebnih malih elektrarn;
- neizčrpnost in samozadostnost vira;
- stalno zniževanje stroškovne cene.

Med pomanjkljivostmi sončne energije je mogoče ugotoviti:

- vpliv dnevnih in vremenskih razmer na delovanje elektrarn;
- potrebo po skladiščenju energije;
- zmanjšanje produktivnosti, odvisno od zemljepisne širine, na kateri se nahaja regija, in letnega časa;
- veliko ogrevanje zraka, ki poteka v sami elektrarni;
- potrebo po rednem čiščenju onesnaževanja, ki zahteva sistem sončnih celic, kar je problematično zaradi velikih območij, na katerih so nameščene fotovoltaične celice;
- relativno visoke cene opreme, ki je, čeprav se vsako leto zmanjšuje, množičnemu potrošniku še ni na voljo.

Razvojne možnosti

Katere so nadaljnje možnosti uporabe energije sonca na Zemlji? Danes je predvidena velika prihodnost za ta alternativni kompleks.

Obeti za sončno energijo so svetli. Konec koncev so danes v tej smeri ogromne po obsegu. Vsako leto se vedno več sončnih elektrarn pojavlja v različnih državah sveta, katerih velikost preseneča s svojimi tehničnimi rešitvami in obsegom. Poleg tega strokovnjaki v tej panogi ne prenehajo izvajati znanstvenih raziskav, katerih namen je večkrat povečati učinkovitost fotovoltaičnih celic, ki se uporabljajo v takšnih instalacijah.

Znanstveniki so naredili zanimiv izračun. Če je vključeno sušnejši planet Zemljo, da bi namestili sončne celice, ki bi se nahajale na sedem stotinah njenega ozemlja, bi ti, tudi če bi imeli učinkovitost 10%, zagotovili vse človeštvo s potrebno toploto in svetlobo. In to ni zelo oddaljena možnost. Navsezadnje imajo fotovoltaične celice, ki se danes uporabljajo, učinkovitost, ki je enaka 30%. Hkrati znanstveniki upajo, da bodo to vrednost povečali na 85%.

Razvoj sončne energije je dovolj visok. Ljudje so resno zaskrbljeni zaradi problematike izčrpavanja naravnih virov in se ukvarjajo s prepoznavanjem alternativnih virov toplote in svetlobe. Takšna odločitev bo preprečila neizogibno energetsko krizo za človeštvo in tudi bližajočo se ekološko katastrofo.