Примери коришћења соларне енергије на Земљи. Соларна енергија. Соларна енергија

Људи су дуго говорили о Сунцу као о моћном и великом, уздижући га у својим религијама до живог објекта. Светиљка је била обожавана, хваљена, време мерено и увек се сматрало њеним примарним извором земаљских благослова.

Потреба за соларном енергијом

Прошле су хиљаде година. Човечанство је ушло у нову еру свог развоја и ужива у плодовима брзог технолошког напретка. Међутим, до данашњег дана то је Сунце које представља главни природни извор топлоте, а самим тим и живот.

Како човечанство користи Сунце у својим свакодневним активностима? Размотрите ово питање детаљније.

"Рад" Сунца

Небеско тело је једини извор енергије која је потребна за фотосинтезу биљака. Сунце покреће циклус воде, и само захваљујући њему, на нашој планети постоје сва фосилна горива која су позната човјечанству. И људи користе моћ ове светле звезде да би задовољили своје потребе за електричном и топлотном енергијом. Без тога, живот на планети био би једноставно немогућ.

Главни извор енергије

Природа мудро осигурава да човечанство прими своје дарове од небеског тела. Сунчева енергија се преноси на Земљу преносећи радијационе таласе на површину континената и вода. Штавише, само следећи долазе до нас из целог слања спектра:

1. Ултраљубичасти таласи. Они су невидљиви људском оку и чине око 2% укупног спектра.

2. Светлосни таласи. То је отприлике половина енергије Сунца које допире до површине земље. Захваљујући светлосним таласима, особа види све боје света око себе.

3. Инфрацрвени таласи. Они чине око 49% спектра и загревају површину воде и земљишта. Управо ови таласи су најтраженији у погледу употребе соларне енергије на Земљи.

Принцип претварања инфрацрвених таласа

Како је процес коришћења енергије Сунца на Земљи? Као и свака друга слична акција, она се спроводи по принципу директне трансформације. Све што вам треба је посебна површина. Улазећи на њега, сунчева светлост пролази кроз процес трансформације у енергију. Да би се добила топлота у овој шеми мора бити укључен колектор. Упија инфрацрвене таласе. Даље, у уређају који користи енергију Сунца, сигурно постоје погони. За загревање коначног производа организовати специјалне измењиваче топлоте.

Након пријема електрична енергија користе се посебне фотоћелије. Они примају зраке свјетлости на својој површини. Затим, соларне инсталације производе електричну енергију од њих.

Практична примена

Постоје бројни примери употребе соларне енергије на Земљи. Потреба за електричном енергијом особе задовољава се кориштењем нових технологија. Где се користи овај природни извор?

1. Због соларне енергије раде специјални уређаји за загријавање воде. У неким регионима где термометар достиже високе нивое, зраке небеског тела помажу људима да загреју зграде.

2. Енергија Сунца налази своју примену у димњацима и пасивним вентилационим системима, где се одвија конвекција ваздуха загрејаног светлосним таласима.

3. Уз помоћ Сунца, човек је научио десалинизовати морску воду. Испаривач у овом случају је небеско тело. Десалинизирана вода иде на потребе индустрије, пољопривреде, налази своју примјену у свакодневном животу.

4. Соларна енергија помаже људима да се суше и пастеризују храну.

5. Овај извор се користи у простору. Захваљујући енергији Сунца, обезбеђена је операбилност сателита и међупланетарних станица.

6. Најједноставнији и најмањи извори електричне струје, чија је акција заснована на употреби енергије сунчеве светлости, модерни су калкулатори.

Ова рачунарска технологија се користи готово свуда.

Нови правац енергетског комплекса

Данас, човечанство уводи у праксу и успешно развија уређаје који јој омогућавају да извлачи светлост и топлоту без употребе угља, нафте и гаса. У националној економији многих држава појавила се нова под-индустрија - соларна енергија. Ово је једна од области алтернативне енергије. Заснива се на принципу директне употребе сунчевог зрачења.

Циљ соларне енергије је постићи топлину и свјетлост која су толико потребна човјечанству. Нова грана се понекад назива соларна енергија. На крају крајева, Хелиос на грчком је сунце.

Радни комплекс

Теоретски, свако од нас може израчунати соларну инсталацију. На крају крајева, познато је да, пролазећи пут од једине звезде нашег галактичког система до Земље, ток светлосних зрака ће са собом донети енергију која је једнака 1367 В по квадратном метру. То је такозвана соларна константа, која постоји на улазу у атмосферске слојеве. Ова опција је могућа само под идеалним условима, који једноставно не постоје у природи. Након проласка атмосфере сун раис ће донети на екватору 1020 вати по квадратном метру. Али због промене дневног и ноћног времена, можемо добити три пута мање вредности. Што се тиче умерених географских ширина, не мења се само трајање дневног светла, већ и сезоналност. Према томе, производња електричне енергије на мјестима далеко од екватора, приликом рачунања, требат ће се смањити још два пута.

Географија зрачења небеског тела

Где соларна енергија може ефикасно да функционише? Природни услови за постављање постројења играју важну улогу у овој растућој индустрији.
Расподела сунчевог зрачења на површини Земље је неуједначена. У неким регионима зрак сунца је дуго очекивани и ријетки гост, у другима је у стању да депримира сва жива бића.

Количина сунчеве радијације коју одређена област добија зависи од географске ширине њене локације. Највише дозе природне светлосне енергије примају државе које се налазе у близини екватора. Али то није све. Количина соларног флукса зависи од броја јасних дана, који се мењају током преласка из једне климатске зоне у другу. Ваздушне струје и друге карактеристике региона могу повећати или смањити степен зрачења. Предности соларне енергије су најпознатије:

- земље сјевероисточне Африке и неке југозападне и централне регије континента;
- становници Арапског полуострва;
- источна обала Африке;
- северозападна Аустралија и нека острва Индонезије;
- западна обала Јужне Америке.

Што се тиче Русије, онда, како показују мјерења на њеној територији, регије које граниче са Кином и сјеверним зонама радују се највишим дозама сунчевог зрачења. А где у нашој земљи Сунце најмање загрева Земљу? То је северозападни регион, који укључује Санкт Петербург и околна подручја.

Електране

Тешко је замислити наш живот без употребе соларне енергије на Земљи. Како га примијенити? Можете користити зраке свјетлости за производњу струје. Потреба за њом сваке године расте, док резерве гаса, нафте и угља брзо опадају. Зато су људи последњих деценија почели да граде соларне електране. На крају крајева, ове инсталације омогућавају коришћење алтернативних извора енергије, што значајно штеди природне ресурсе.

Соларне електране раде захваљујући фотоћелијама уграђеним у њихову површину. Штавише, последњих година је било могуће значајно повећати ефикасност таквих система. Соларна постројења почела су да производе од најновијих материјала и користе креативна инжењерска решења. То је увелико повећало њихову моћ.

Према неким истраживачима, у блиској будућности, човјечанство може напустити постојеће традиционалне начине производње електричне енергије. Потребе људи ће у потпуности задовољити небеско тијело.

Соларне електране могу имати различите величине. Најмањи од њих су приватни. У овим системима је обезбеђено само неколико соларних панела. Највеће и најсложеније инсталације заузимају подручја која прелазе десет квадратних километара.

Све соларне електране су подељене у шест типова. Међу њима су:

- товер;
- инсталације са фотоћелијама;
- у облику посуде;
- параболични;
- соларни вакуум;
- мјешовити.

Најчешћи тип електране је торањ. Ово је висока конструкција. Споља, он подсећа на торањ са резервоаром на њему. Резервоар је напуњен водом и обојен у црно. Око куле се налазе огледала чија површина прелази 8 квадратних метара. Цео систем је повезан са једним контролним панелом, преко кога је могуће усмерити угао нагиба огледала тако да они стално рефлектују сунчево светло. Зраке усмјерене на спремник загријавају воду. Систем производи пару која се шаље за производњу електричне енергије.

Током рада фотонапонских електрана користе се соларне батерије. Данас су такве инсталације постале посебно популарне. На крају крајева, соларни панели се могу инсталирати у малим блоковима, што им омогућава да се користе не само за индустријска предузећа, већ и за приватне куће.

Ако видите читаву серију сателитских антена великих димензија, на чијој унутрашњој страни су уграђене плоче са огледалима, онда треба да знате да су то параболичне електране које раде на сунчевом зрачењу. Принцип њиховог рада је сличан истим системима торањских типова. Ухватају сноп светлости и загревају пријемник течношћу. Затим се производи пара, која иде у производњу електричне енергије.

Плоче раде на исти начин као и оне које се односе на торањ и параболични тип. Разлике леже само у дизајнерским карактеристикама инсталације. На први поглед, то изгледа као велико метално дрво, чији су листови равна огледала округлог облика. Соларна енергија је концентрисана у њима.

Необичан начин добијања топлоте користи се у соларно-вакумској електрани. Његов дизајн је комад земље прекривен округлим кровом. У средишту ове конструкције налази се шупља кула, у чијем је дну уграђена турбина. Ротација лопатица такве електране је због протока ваздуха који се јавља када је разлика у температури. Стаклени кров преноси зраке сунца. Они загревају земљу. Температура ваздуха у соби расте. Разлика у очитавању термометара изнутра и споља ствара ваздушни пропух.

Користи се соларна енергија и електране мешаног типа. Могуће је говорити о таквим системима у случајевима када се, на примјер, на торњевима користе додатне фото-ћелије.

Предности и недостаци соларне енергије

Свака грана националне економије има своје позитивне и негативне стране. Има их када користе светлосне флуксеве. Предности соларне енергије су:

- еколошка прихватљивост, јер не загађује животну средину;
- доступност главних компоненти - фотонапонских ћелија, које се реализују не само за индустријску употребу, већ и за стварање личних малих електрана;
- неисцрпност и самопоправљивост извора;
- стално снижавање трошкова.

Међу недостацима соларне енергије може се идентификовати:

- утицај доба дана и временских услова на перформансе електрана;
- потреба за складиштењем енергије;
- смањење продуктивности у зависности од географске ширине на којој се регион налази и времена у години;
- велико грејање ваздуха, које се одвија у самој електрани;
- потреба за повременим чишћењем загађења, што захтијева систем соларних панела, што је проблематично због огромних подручја у којима су уграђене фотонапонске ћелије;
- релативно високу цијену опреме која, иако се смањује сваке године, још није доступна масовном потрошачу.

Развојни изгледи

Које су даље могућности коришћења енергије Сунца на Земљи? Данас се предвиђа велика будућност овог алтернативног комплекса.

Изгледи за соларну енергију су сјајни. Уосталом, данас је у овом правцу огроман опсег. Сваке године све више соларних електрана појављује се у различитим земљама свијета, чија величина је задивљујућа са својим техничким рјешењима и мјерилом. Поред тога, специјалисти у овој индустрији не престају да спроводе научно истраживање, чији је циљ стално повећавати ефикасност фотонапонских ћелија које се користе у таквим инсталацијама.

Научници су направили занимљиву калкулацију. Иф он дриер планет Земљу за инсталацију фотонапонских ћелија, које би се налазиле на седам стотина њене територије, оне, чак и са ефикасношћу од 10%, пружиле би читавом човечанству потребну топлину и светлост. А то није баш далека перспектива. На крају крајева, фотонапонске ћелије које се данас користе имају ефикасност једнаку 30%. Истовремено, научници се надају да ће ову вриједност довести до 85%.

Развој соларне енергије је довољно висок. Људи су озбиљно забринути због проблема исцрпљивања природних ресурса и ангажовани су у идентификовању алтернативних извора топлоте и светлости. Таква одлука ће спречити неизбежну енергетску кризу за човечанство, као и предстојећу еколошку катастрофу.