4.3 Солнечная энергия

Солнечная энергия является результатом реакции синтеза ядер легких элементов дейтерия, трития и гелия, которые сопровождаются огромным количеством энергии. Источником всей энергии, за исключением термоядерных, ядерных и геотермальной, потребляемой человечеством является солнце. Это излучение , полученное сегодня, или поглощенное раньше, и запасенное в органическом топливе. Мощность солнечного излучения, подающего на 1м², расположенный перпендикулярно солнечным лучам, и находящихся за пределами атмосферы составляет 1356+20 Вт/м². Эта величина называется солнечной постоянной. Половина этой энергии достигает поверхности Земли. Остальная часть отражается атмосферой или рассеивается в ней. Поглощаемая поверхностью Земли солнечная энергия излучается обратно в космическое пространство. На экваторе подается и поглощается больше энергии, а на полюсах – значительно меньше. Из всех возобновляемых источников Солнце является самым мощным. Потребности мировой энергетики может обеспечить 0,0125% солнечного излучения, падающего на Землю. 0,5% солнечной энергии могут покрыть потребности человечества в энергии на перспективу. Но использовать эти огромные потенциальные ресурсы в большом масштабе вряд ли когда-либо удастся. Главным препятствием на этом пути является низкая плотность потока солнечного излучения. Для средних широт она составляла 800 Вт/м² и 200 Вт/м² зимой. Установка для использования солнечной энергии должна иметь собирающее устройство с достаточной поверхностью, поэтому чтобы получить солнечной энергии в большом количестве необходимы огромные поверхности собирающих устройств, которые требуется где-то разместить. Солнечная энергетика является наиболее материалоемким видом производства. Крупномасштабное использование солнечной энергии связано с увеличение потребности в материалах, а следовательно и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его переработки изготовления оборудования и его эксплуатацию. Если в традиционной топливной энергетике на производство 1МВт в год электроэнергии требуется примерно 300-500 человек –часов, то для получения такого же результата с помощью солнечной энергетики от 40-50 тысяч человеко-часов.

Поступление солнечной энергии на Землю имеет нестабильный характер. Оно зависит от времени года, суток, облачности и солнечной активности. Для компенсации недостатка солнечной активности используются устройства, концентрированное солнечной энергии, и аккумулятора для накопления этой энергии. Пока получение электрической энергии с помощью солнечного излучения обходиться значительно дороже по сравнению с традиционными способами. Но уже в настоящее время во многих странах используются установки для превращения солнечной энергии в тепловую и электрическую. Рано или поздно исследование в области солнечной энергетики позволят решить не только технические но и экономические проблемы. Солнечную энергию можно преобразовать в электрическую. 2 способа : 1. Можно непосредственно преобразовать солнечное излучение в электрический ток с помощью фотоэлектрических преобразователей (фотоэлемент). 2. Использование солнечной энергии в качестве источника тепла для выработки электрической энергии.

Здесь можно использовать различные тепловые двигатели и в частности паровые турбины. Реализация этих способов связана с рядом технических проблем. Более простым способом является преобразование солнечной энергии в тепловую. Эту энергию можно использовать для нужд теплоснабжения, а также в различных технологических процессах.