Acasă » Cutia toracică » Lumina soarelui ca resursă energetică. energie solara

Lumina soarelui ca resursă energetică. energie solara

Radiația solară este absorbită de suprafața terestră, oceane (care acoperă aproximativ 71% din suprafața pământului) și atmosferă. Absorbția energiei solare prin convecția atmosferică, evaporarea și condensarea vaporilor de apă este forța motrice din spatele ciclului apei și antrenează vânturile. Razele soarelui, absorbite de ocean și uscat, mențin temperatura medie pe suprafața Pământului, care este acum de 14 ° C. Prin fotosinteza plantelor, energia solară poate fi convertită în energie chimică, care este stocată ca hrană, lemn și biomasă, care în cele din urmă se transformă în combustibili fosili.

Videoclipuri asemănătoare

Perspective de utilizare

Energia solară este o sursă de energie eoliană, apă, căldură marină, biomasă și, de asemenea, cauza formării turbei, maro și cărbunelui, petrolului și gazelor naturale de-a lungul mileniilor, dar această energie indirectă a fost acumulată de-a lungul a mii și milioane de ani. Energia solară poate fi folosită direct ca sursă de energie electrică și căldură. Pentru a face acest lucru, este necesar să se creeze dispozitive care să concentreze energia Soarelui în zone mici și în volume mici.

Cantitatea totală de energie solară absorbită de atmosferă, suprafața terestră și ocean este de aproximativ 3.850.000 de exajouli (EJ) pe an. Într-o oră, aceasta este mai multă energie decât a folosit întreaga lume în întregul an 2002. Fotosinteza necesită aproximativ 3.000 EJ pe an pentru a produce biomasă. Cantitatea de energie solară care ajunge la suprafața pământului este atât de mare încât într-un an va dubla aproximativ toată energia care poate fi generată potențial din toate sursele neregenerabile: cărbune, petrol, minereuri de uraniu.

„Aportul anual de radiație solară și consumul uman de energie” 1
Soare	3 850 000
vânt	2 250
Potenţial de biomasă	~200
Consumul mondial de energie 2	539
Electricitate 2	~67
1 Energie furnizată în exajouli 1 EJ = 10 18 J = 278 TWh 2 Consum din 2010

Cantitatea de energie solară pe care o poate folosi o persoană este diferită de cantitatea de energie care se află lângă suprafața pământului. Factori precum ciclurile zi/noapte, acoperirea norilor și suprafața de pământ disponibilă reduc cantitatea de energie disponibilă pentru utilizare.

Locația geografică afectează potențialul energetic, deoarece zonele mai apropiate de ecuator primesc mai multă radiație solară. Cu toate acestea, utilizarea dispozitivelor fotovoltaice, care își pot schimba orientarea în funcție de poziția Soarelui pe cer, poate crește semnificativ potențialul energiei solare în zonele departe de ecuator.

Disponibilitatea terenului afectează în mod semnificativ producția potențială de energie, deoarece panourile solare pot fi instalate numai pe terenuri care sunt potrivite pentru aceasta și nu sunt utilizate în alte scopuri. De exemplu, acoperișurile sunt un loc potrivit pentru a instala panouri.

Sistemele solare sunt împărțite în active și pasive, în funcție de modul de a absorbi energia solară, de a o procesa și de a o distribui.

Tehnologiile solare active folosesc fotovoltaica, energie solară concentrată (Engleză), colectoare solare, pompe și ventilatoare pentru a transforma radiația solară într-o ieșire de energie utilă. Tehnologiile solare pasive includ utilizarea materialelor cu caracteristici termice favorabile, proiectarea încăperilor cu circulație naturală a aerului și amplasarea favorabilă a clădirilor în raport cu poziția Soarelui. Tehnologiile solare active măresc furnizarea de energie, în timp ce tehnologiile solare pasive reduc nevoia de surse suplimentare de energie.

Potențial anual de energie solară în funcție de regiune (EJ)

Regiune	America de Nord	America Latină și Caraibe	Europa de Vest	Europa Centrală și de Est	Țări din fosta Uniune Sovietică	Orientul Mijlociu și Africa de Nord	Africa Sub-Sahariana	Asia Pacifică	Asia de Sud	Asia planificată central	Pacific OCDE
Minim	181,1	112,6	25,1	4,5	199,3	412,4	371,9	41,0	38,8	115,5	72,6
Maxim	7 410	3 385	914	154	8 655	11 060	9 528	994	1 339	4 135	2 263

În acest moment funcționează dispozitive de încălzire care acumulează energie solară, precum și prototipuri de motoare electrice și mașini care folosesc energie solară.

Se crede că energia solară nu reprezintă mai mult de 1% din consumul total de energie până la sfârșitul secolului. În 1870, în Chile a fost construită o instalație solară de desalinizare a apei de mare, care producea până la 30 de tone de apă dulce pe zi și a funcționat mai mult de 40 de ani. Datorită utilizării heterojoncțiilor, eficiența celulelor solare ajunge deja la 25%. S-a lansat producția de baterii solare sub formă de bandă lungă de siliciu policristalin, care au o eficiență de peste 10%.

Energie termală

Tehnologiile care folosesc energia termică a soarelui pot fi aplicate pentru încălzirea apei, încălzirea spațiilor, răcirea spațiului și generarea de căldură de proces.

În 2007, capacitatea totală instalată a sistemelor solare de încălzire a apei a fost de aproximativ 154 GW termici. China este liderul mondial în acest domeniu, având instalate 70 GW de putere termică începând cu 2006 și țintând să atingă 210 GW de putere termică până în 2020. Israelul și Cipru sunt liderii mondiali în utilizarea sistemelor solare de încălzire a apei pe cap de locuitor, 90% dintre gospodării fiind instalate. În SUA, Canada și Australia, încălzitoarele solare de apă sunt utilizate în principal pentru încălzirea piscinelor, cu o capacitate instalată începând cu 2005 de aproximativ 18 GWh.

Încălzire, răcire și ventilație

Gătit

Cuptoarele solare folosesc lumina soarelui pentru gătit, uscare și pasteurizare. Ele pot fi împărțite în trei mari categorii: cuptoare cutie (ing. mașini de gătit), cuptoare cu panou (ing. mașini de gătit) și cuptoare reflectorizante (ing. plite cu reflectoare). Cel mai simplu cuptor solar este camera-cutie construită pentru prima dată de Horace Benedict de Saussure în 1767. Un cuptor simplu cu cutie este format dintr-un recipient izolat cu capac transparent. Poate fi folosit eficient pe cer parțial înnorat și atinge de obicei temperaturi de 90-150°C. Cuptorul cu panou folosește un panou reflectorizant pentru a direcționa razele soarelui asupra unui recipient izolat și a atinge o temperatură comparabilă cu cea a unui cuptor cu casetă. Cuptoarele cu reflectoare folosesc diferite geometrii de reflectoare (plata, jgheab, oglinzi Fresnel) pentru a focaliza fasciculele pe un container. Aceste cuptoare ating temperaturi de 315°C, dar necesită un fascicul direct și trebuie repoziționate pe măsură ce Soarele își schimbă poziția.

Căldura de proces

Tratamentul apei

Desalinizarea solară poate fi folosită pentru a transforma apa sărată sau salmară în apă potabilă. Pentru prima dată, un exemplu al unei astfel de transformări a fost înregistrat de alchimiștii arabi din secolul al XVI-lea. Primul proiect de desalinizare solară la scară largă a fost construit în 1872 în orașul minier chilian Las Salinas. Uzina, care avea o suprafață de colector solar de 4700 m2, putea produce până la 22.700 litri de apă potabilă și a rămas în funcțiune timp de 40 de ani. Modelele individuale de alambic includ o singură pantă, dublă pantă (sară sau tip), vertical, conic, absorbant inversat, fitil multiplu și efect multiplu. . Aceste aparate de alimentare cu apă pot funcționa în moduri pasive, active și hibride. Unitățile cu panta dublă sunt cele mai rentabile pentru nevoile casnice descentralizate, în timp ce unitățile active cu efecte multiple sunt mai potrivite pentru proiectele la scară largă.

Energia solară poate fi utilizată în stațiile de tratare a apelor uzate de dimensiuni medii, fără a utiliza substanțe chimice și costuri energetice. Un alt beneficiu de mediu este că algele trăiesc în astfel de iazuri și consumă dioxid de carbon prin fotosinteză, deși pot produce substanțe toxice care fac apa improprie pentru consum.

Generarea de energie electrică

Energia solară funcționează prin transformarea razelor solare în energie electrică. Acest lucru se poate întâmpla fie direct, folosind fotovoltaice, fie indirect, folosind sisteme de energie solară concentrată. (Engleză), în care lentilele și oglinzile colectează lumina solară dintr-o zonă mare într-un fascicul subțire, iar un mecanism de urmărire urmărește poziția Soarelui. Fotovoltaica transformă lumina în curent electric folosind efectul fotoelectric.

Se preconizează că energia solară va deveni cea mai mare sursă de energie electrică până în 2050, energia fotovoltaică și energia solară concentrată reprezentând 16%, respectiv 11% din producția globală de electricitate.

Centralele electrice comerciale care utilizează energie solară concentrată au apărut pentru prima dată în anii 1980. După 1985 instalarea acestui tip de SEGS (Engleză)în deșertul Mojave (California) 354 MW a devenit cea mai mare centrală solară din lume. Printre alte centrale solare de acest tip, SPP Solnova (Engleză)(150 MW) și SPP Andasol (Engleză)(100 MW), ambele în Spania. Printre cele mai mari centrale fotovoltaice (Engleză): Proiectul Solar Agua Caliente (250 MW) în SUA și Parcul Solar Charanka (221 MW) în India. Proiecte de peste 1 GW sunt în curs de dezvoltare, dar majoritatea instalațiilor fotovoltaice de până la 5 kW sunt mici și situate pe acoperișuri.În 2013, energia solară reprezenta mai puțin de 1% din energia electrică din rețeaua globală.

Arhitectură și urbanism

Prezența luminii solare a influențat designul clădirilor încă de la începutul istoriei arhitecturii. Metode avansate de arhitectură solară și planificare urbană au fost introduse pentru prima dată de grecii antici și chinezi, care și-au orientat casele spre sud pentru a le oferi lumină și căldură.

Agricultura și producția agricolă

Vezi si

Note

Smil (1991), p. 240
Radiația și regimul luminii
Forțarea naturală a sistemului climatic. Comisia interguvernamentală pentru schimbările climatice. Preluat la 29 septembrie 2007.
Somerville, Richard. Prezentare istorică a științei schimbărilor climatice (PDF). Comisia interguvernamentală pentru schimbările climatice. Preluat la 29 septembrie 2007.
Vermass, Wim. O introducere în fotosinteză și aplicațiile sale. Universitatea de Stat din Arizona. Preluat la 29 septembrie 2007.
Smil (2006), p. 12
http://www.nature.com/nature/journal/v443/n7107/full/443019a.html
Alimentarea planetei: provocări chimice în utilizarea energiei solare (PDF). Preluat la 7 august 2008.
Conversia energiei de către organismele fotosintetice. Organizația Națiunilor Unite pentru Alimentație și Agricultură. Preluat la 25 mai 2008.
Diagrame de flux Exergy - GCEP. stanford.edu.
Archer, Cristina. Evaluarea energiei eoliene globale. Stanford. Preluat la 3 iunie 2008.
. Laborator de energie regenerabilă și adecvată. Preluat la 6 decembrie 2012.
Consumul total de energie primară . Administrația Informațiilor Energetice. Preluat la 30 iunie 2013.
Consum total de energie electrică net. Administrația Informațiilor Energetice. Preluat la 30 iunie 2013.
Energia și provocarea durabilității (PDF). Programul ONU pentru Dezvoltare și Consiliul Mondial al Energiei(septembrie 2000). Preluat la 17 ianuarie 2017.

Energia soarelui este doar un flux de fotoni. Și, în același timp, este unul dintre factorii fundamentali care asigură însăși existența vieții în biosfera noastră. Prin urmare, este destul de firesc ca lumina soarelui să fie utilizată în mod activ de către om nu numai sub aspectul climatic, ci și ca sursă alternativă de energie.

Unde se folosește energia solară

Domeniul de aplicare al energiei solare este foarte extins și în fiecare an devine din ce în ce mai mult. Așadar, până de curând, un duș de țară cu încălzitor solar era perceput ca ceva extraordinar, iar posibilitatea de a folosi lumina solară pentru rețelele electrice de acasă părea fantastică. Astăzi, nu vei surprinde pe nimeni nu doar cu o stație solară autonomă, ci și cu încărcătoare mobile alimentate cu energie solară și chiar cu electrocasnice mici (de exemplu, ceasuri) care funcționează pe efect fotovoltaic.

În general, utilizarea energiei solare este foarte solicitată în domenii precum:

Agricultură;
Alimentarea cu energie a sanatoriilor și a pensiunilor;
Industria spațială;
Protecția mediului și ecoturism;
Electrificarea regiunilor îndepărtate și greu accesibile;
Iluminat stradal, de gradina si decorativ;
Servicii locative și comunale (ACM, iluminat casă);
Tehnologie mobilă (gadget-uri și module de încărcare cu energie solară).

Anterior, energia solară era folosită mai ales în industria spațială (alimentare pentru sateliți, stații etc.) și în industrie, dar în timp, energia alternativă a început să se dezvolte activ în viața de zi cu zi. Unul dintre primele obiecte dotate cu instalații solare au fost pensiunile și sanatoriile sudice, în special cele situate în zone izolate.

Instalații solare și avantajele acestora

Aplicarea cu succes a primelor module solare a demonstrat că energia solară are multe avantaje față de sursele tradiționale. Anterior, principalele avantaje ale plantelor solare erau doar respectarea mediului și inepuizabilitatea (precum și lipsa) de lumina solară.

Dar, de fapt, lista de avantaje este mult mai largă:

Autonomie, deoarece nu sunt necesare comunicații cu putere externă;
Stabilitatea alimentării cu energie electrică, datorită specificului curentului solar nu este supusă supratensiunii;
Rentabilitatea, deoarece fondurile sunt cheltuite o singură dată, în timpul instalării instalației;
Durată de viață solidă (peste 20 de ani);
Utilizare pe orice vreme, instalațiile solare funcționează eficient chiar și pe vreme geroasă și înnorată (cu o ușoară scădere a eficienței);
Simplitate și confort de service, deoarece este necesar doar ocazional curățarea părților frontale ale panourilor de contaminare.

Singurul dezavantaj este dependența de soare și faptul că astfel de instalații nu funcționează noaptea. Dar această problemă este rezolvată prin conectarea unor baterii speciale, care acumulează energia luminii solare generată în timpul zilei.

energie foto

Fotovoltaica este una dintre cele două moduri de a folosi radiația solară. Acesta este un curent continuu generat de actiunea razelor solare. O astfel de transformare are loc în așa-numitele fotocelule, care, de fapt, sunt o structură cu două straturi de doi semiconductori de tipuri diferite. Semiconductorul inferior este de tip p (cu lipsă de electroni), cel de sus este de tip n cu un exces de electroni.

Electronii conductorului n absorb energia razelor solare care intră asupra lor și își părăsesc orbitele, iar impulsul energetic este suficient pentru ca aceștia să treacă în zona conductorului p. În acest caz, se formează un flux de electroni direcționat, numit fotocurent. Cu alte cuvinte, întreaga structură funcționează ca un fel de electrozi, în care electricitatea este generată sub influența soarelui.

Siliciul este utilizat pentru producerea unor astfel de fotocelule. Acest lucru se explică prin faptul că, în primul rând, siliciul este larg răspândit, iar în al doilea rând, prelucrarea sa industrială nu necesită cheltuieli mari.

Fotocelulele din silicon sunt:

Monocristalin. Sunt realizate din monocristale și au o structură uniformă cu o eficiență ceva mai mare (aproximativ 20%), dar în același timp sunt mai scumpe.
Policristalină. Au o structură neuniformă datorită utilizării policristalelor și o eficiență puțin mai mică (15-18%), dar sunt mult mai ieftine decât monovariantele.
Film subtire. Ele sunt realizate prin pulverizarea cu siliciu amorf pe un substrat cu film subțire. Se caracterizează printr-o structură flexibilă și cel mai mic cost de producție, dar au dimensiuni de două ori mai mari decât omologii cristalini de aceeași putere.

Domeniile de aplicare ale fiecărui tip de celule sunt foarte extinse și sunt determinate de caracteristicile lor operaționale.

Colectori solari

Colectorii solari sunt folosiți și ca convertoare de energie solară, dar principiul funcționării lor este complet diferit. Ele convertesc lumina incidentă nu în energie electrică, ci în energie termică prin încălzirea lichidului de răcire. Sunt folosite fie pentru alimentarea cu apă caldă, fie pentru încălzirea caselor. Elementul principal al oricărui colector este un absorbant, care este și un radiator. Absorbantul este fie o placă plană, fie un sistem de evacuare tubular, în interiorul căruia circulă un lichid de răcire (acesta este fie apă plată, fie antigel). Mai mult, absorbantul trebuie vopsit în negru cu o vopsea specială pentru a crește coeficienții de absorbție.

În funcție de tipul de absorbanți, colectorii sunt împărțiți în plat și în vid. Pentru radiatoarele plate, radiatorul este realizat sub forma unei plăci metalice, la care este lipită de jos o bobină metalică cu lichid de răcire. Absorbtoarele de vid sunt realizate din mai multe tuburi de sticlă conectate între ele la capete. Tuburile sunt duble, se creează un vid între pereți, iar înăuntru este plasată o tijă cu lichid de răcire. Toate tijele comunică între ele prin intermediul unor conectori speciali la îmbinările țevilor.

Absorbantele de ambele tipuri sunt plasate într-o carcasă ușoară durabilă (de obicei din aluminiu sau materiale plastice rezistente la impact) și sunt izolate fiabil de pereți. Partea frontală a corpului este acoperită cu sticlă transparentă rezistentă la impact, cu permeabilitate maximă la fotoni. Acest lucru asigură o mai bună absorbție a energiei solare.

Caracteristici de funcționare

Principiul de funcționare al ambelor tipuri de colectoare este similar. Încălzirea în colector la temperaturi ridicate, lichidul de răcire trece prin furtunurile de conectare la rezervorul de schimb de căldură, care este umplut cu apă. Prin rezervor, trece printr-un tub serpentin, cedandu-si caldura apei. Lichidul de răcire răcit iese din rezervor și este alimentat înapoi la colector. De fapt, acesta este un fel de cazan „solar”, numai că în loc de bobină de încălzire se folosește o bobină în rezervor, iar în loc de rețea se folosește lumina solară.

Diferențele structurale determină diferența în utilizarea colectoarelor de vid și plate. Utilizarea radiației solare cu ajutorul modelelor de vid este posibilă pe tot parcursul anului, inclusiv iarna și în extrasezon. Opțiunile plate funcționează mai bine vara. Cu toate acestea, sunt mai ieftine și mai simple decât cele cu vid, așa că sunt potrivite optim pentru scopuri sezoniere.

Energia solară în orașe (case ecologice)

Energia solară este utilizată în mod activ nu numai pentru casele private, ci și pentru clădirile urbane. Cum o persoană folosește energia solară în mega-orașe nu este greu de ghicit. Este, de asemenea, utilizat pentru încălzirea și alimentarea cu apă caldă a clădirilor și adesea blocuri întregi.

În ultimii ani, conceptul de case ecologice, alimentate integral cu surse alternative de energie, a fost dezvoltat și implementat în mod activ. Ei folosesc sisteme combinate care asigură producția eficientă de energie solară, eoliană și termică a pământului. Adesea, astfel de case nu numai că își acoperă integral nevoile de energie, ci și transferă surplusul în rețelele orașului. Și mai recent, proiecte de astfel de clădiri ecologice au apărut în Rusia.

Heliostații și tipurile lor

În regiunile sudice cu insolație mare se construiesc nu doar centrale solare individuale, ci stații întregi care generează energie la scară industrială. Cantitatea de energie solară produsă de aceștia este foarte mare, iar multe țări cu un climat adecvat au început deja tranziția treptată a întregului sistem energetic la o astfel de alternativă. Conform principiului, funcționarea stației este împărțită în fototermic și fotovoltaic. Primii lucrează după metoda colectorului și furnizează apă încălzită pentru alimentarea cu apă caldă a caselor, în timp ce cei din urmă generează electricitate direct.

Există mai multe tipuri de stații solare:

Turn. Acestea permit primirea vaporilor de apă supraîncălziți furnizați generatoarelor. În centrul stației se află un turn cu rezervor de apă, în jurul acestuia sunt amplasate heliostate (oglindă), care concentrează razele asupra rezervorului. Acestea sunt stații destul de eficiente, principalul lor dezavantaj este dificultatea poziționării precise a oglinzilor.
În formă de disc. Ele constau dintr-un receptor de energie solară și un reflector. Reflector - o oglindă în formă de antenă care concentrează radiația la receptor. Astfel de concentratoare de energie solară sunt situate la o distanță mică de receptor, iar numărul lor este determinat de puterea necesară a instalației.
Parabolic. Tuburile cu lichid de răcire (de obicei ulei) sunt plasate în centrul unei oglinzi parabolice lungi. Uleiul încălzit dă căldură apei, care fierbe și rotește generatoarele.
Balon. De fapt, acestea sunt cele mai eficiente și mobile stații solare de pe Pământ. Elementul lor principal este un balon cu un strat fotovoltaic umplut cu vapori de apă. Se ridică sus în atmosferă (de obicei deasupra norilor). Aburul încălzit de la minge este alimentat printr-o conductă flexibilă de abur la turbină, la ieșirea acesteia se condensează și apa se ridică înapoi în minge cu o pompă. Odată ajunsă în minge, apa se evaporă și ciclul continuă.
Pe bateriile foto. Acestea sunt instalații cu energie solară, care sunt deja familiare tuturor, care sunt folosite pentru case private. Acestea asigură energie electrică și încălzire a apei în volumele necesare.

Astăzi, diferite tipuri de stații solare (inclusiv cele combinate, care combină mai multe tipuri) joacă un rol din ce în ce mai important în producția de energie din multe țări. Iar unele state își restructurează energia în așa fel încât în câțiva ani să treacă aproape complet la sisteme alternative.

Fără energie, viața pe planetă este imposibilă. Legea fizică a conservării energiei spune că energia nu poate apărea din nimic și nu dispare fără urmă. Poate fi obținut din resurse naturale, cum ar fi cărbunele, gazul natural sau uraniul și transformat în forme utilizabile, cum ar fi căldura sau lumina. În lumea din jurul nostru putem găsi diverse forme de acumulare de energie, dar cea mai importantă pentru o persoană este energia pe care o oferă razele soarelui – energia solară.

energie solara se referă la sursele regenerabile de energie, adică este restaurată fără intervenția omului, în mod natural. Aceasta este una dintre sursele de energie prietenoase cu mediul care nu poluează mediul. Posibilitati de aplicare energie solara practic nelimitat, iar oamenii de știință din întreaga lume lucrează pentru a dezvolta sisteme care extind posibilitățile de utilizare energie solara.

Un metru pătrat de Soare emite 62.900 kW de energie. Aceasta corespunde aproximativ cu puterea a 1 milion de lămpi electrice. O astfel de cifră este impresionantă - Soarele oferă Pământului 80 de mii de miliarde de kW în fiecare secundă, adică de câteva ori mai mult decât toate centralele electrice din lume. Știința modernă se confruntă cu sarcina de a învăța cum să folosească energia Soarelui cel mai complet și eficient, ca fiind cea mai sigură. Oamenii de știință cred că utilizarea omniprezentă energie solara este viitorul omenirii.

Rezervele mondiale de zăcăminte deschise de cărbune și gaze, la astfel de rate de utilizare a acestora ca astăzi, ar trebui să se epuizeze în următorii 100 de ani. S-a calculat că în zăcămintele încă neexplorate, rezervele de minerale combustibile ar fi suficiente pentru 2-3 secole. Dar, în același timp, descendenții noștri ar fi lipsiți de acești purtători de energie, iar produsele arderii lor ar provoca pagube enorme mediului.

Energia atomică are un potențial uriaș. Totuși, accidentul de la Cernobîl din aprilie 1986 a arătat ce consecințe grave poate avea utilizarea energiei nucleare. Publicul din întreaga lume a recunoscut că utilizarea energiei atomice în scopuri pașnice este justificată din punct de vedere economic, dar cele mai stricte măsuri de siguranță trebuie respectate la utilizarea acesteia.

Prin urmare, cea mai curată și sigură sursă de energie este Soarele!

energie solara poate fi transformată în energie utilă prin utilizarea sistemelor de energie solară activă și pasivă.

Sisteme pasive de energie solară.

Cel mai primitiv mod de utilizare pasivă energie solara- Acesta este un recipient de apă de culoare închisă. culoare închisă, acumulându-se energie solara, îl transformă în căldură - apa se încălzește.

Cu toate acestea, există metode mai avansate de utilizare pasivă. energie solara. Au fost dezvoltate tehnologii de construcție care, la proiectarea clădirilor, ținând cont de condițiile climatice și de selectare a materialelor de construcție, profită la maximum de energie solara pentru încălzire sau răcire, iluminatul clădirii. Cu un astfel de design, structura clădirii în sine este un colector, acumulând energie solara.

Așadar, în anul 100 d.Hr., Pliniu cel Tânăr a construit o casă mică în nordul Italiei. Într-una din camere ferestrele sunt din mica. S-a dovedit că această cameră era mai caldă decât celelalte și avea nevoie de mai puține lemne de foc pentru a o încălzi. În acest caz, mica a acționat ca un izolator care reține căldura.

Proiectele moderne de clădiri iau în considerare amplasarea geografică a clădirilor. Astfel, în regiunile nordice sunt prevăzute un număr mare de ferestre orientate spre sud pentru a primi mai multă lumină solară și căldură și limitarea numărului de ferestre pe laturile de est și vest pentru a limita fluxul de lumină solară vara. În astfel de clădiri, orientarea și amplasarea ferestrelor, sarcina termică și izolarea termică sunt un singur sistem de proiectare în proiectare.

Astfel de clădiri sunt ecologice, independente energetic și confortabile. În camere este multă lumină naturală, o conexiune cu natura se simte mai pe deplin, iar electricitatea este, de asemenea, economisită semnificativ. Căldura în astfel de clădiri este reținută datorită materialelor termoizolante alese ale pereților, tavanelor, podelelor. Aceste prime clădiri „solare” au câștigat o popularitate imensă în America după al Doilea Război Mondial. Ulterior, din cauza scăderii prețului petrolului, interesul pentru proiectarea unor astfel de clădiri a scăzut oarecum. Cu toate acestea, acum, din cauza crizei globale de mediu, s-a înregistrat o creștere a atenției acordate proiectelor de mediu cu sisteme de energie regenerabilă crescute din nou.

Sisteme active de energie solară

În centrul sistemelor de utilizare activă energie solara se folosesc colectoare solare. Colector, absorbant energie solara, o transformă în căldură, care încălzește clădirile prin lichidul de răcire, încălzește apa, o poate transforma în energie electrică etc. Colectorii solari pot fi utilizați în toate procesele din industrie, agricultură, nevoi casnice, unde se folosește căldură.

Tipuri de colectori

colector solar de aer

Acesta este cel mai simplu tip de colectoare solare. Designul său este extrem de simplu și seamănă cu efectul unei sere obișnuite, care se află în orice zonă suburbană. Fă un mic experiment. Într-o zi însorită de iarnă, pune orice obiect pe pervaz astfel încât razele soarelui să cadă pe el și după un timp pune palma pe el. Veți simți că acest obiect a devenit cald. Și în afara ferestrei poate fi - 20! Pe acest principiu se bazează munca unui colector solar de aer.

Elementul principal al colectorului este o placă izolată termic din orice material care conduce bine căldura. Placa este vopsită în culoare închisă. Razele soarelui trec prin suprafața transparentă, încălzesc placa și apoi transferă căldură în cameră cu un flux de aer. Aerul trece prin convenție naturală sau prin intermediul unui ventilator, care îmbunătățește transferul de căldură.

Cu toate acestea, dezavantajul acestui sistem este că sunt necesare costuri suplimentare pentru funcționarea ventilatorului. Acești colectori funcționează în timpul zilei, astfel încât nu pot înlocui sursa principală de încălzire. Cu toate acestea, dacă montați colectorul în sursa principală de încălzire sau ventilație, eficiența acestuia crește disproporționat. Colectoarele solare de aer pot fi folosite și pentru desalinizarea apei de mare, ceea ce reduce costul acesteia la 40 de cenți de euro pe metru cub.

Colectoarele solare pot fi plane și în vid.

colector solar plat

Colectorul este format dintr-un element care absoarbe energia solară, o acoperire (sticlă cu conținut redus de metal), o conductă și un strat termoizolant. Un strat transparent protejează carcasa de condițiile climatice nefavorabile. În interiorul carcasei, panoul absorbantului (absorbantului) de energie solară este conectat la lichidul de răcire, care circulă prin conducte. Conducta poate fi fie sub formă de zăbrele, fie sub formă de serpentină. Lichidul de răcire se deplasează prin ele de la conductele de admisie la conductele de evacuare, încălzindu-se treptat. Panoul absorbant este realizat dintr-un metal care conduce bine căldura (aluminiu, cupru).

Colectorul captează căldura, transformând-o în energie termică. Astfel de colectoare pot fi montate în acoperiș sau plasate pe acoperișul clădirii, sau pot fi amplasate separat. Acest lucru va oferi designului site-ului un aspect modern.

Colector solar cu vid

Colectoarele de vid pot fi folosite pe tot parcursul anului. Elementul principal al colectoarelor sunt tuburile vidate. Fiecare dintre ele este format din două tuburi de sticlă. Țevile sunt realizate din sticlă borosilicată, iar interiorul este acoperit cu un strat special care asigură absorbția căldurii cu reflexie minimă. Aerul este pompat din spațiul dintre tuburi. Un getter de bariu este folosit pentru a menține vidul. In stare buna, tubul de vid este de culoare argintie. Dacă arată alb, atunci vidul a dispărut și tubul trebuie înlocuit.

Colectorul de vid constă dintr-un set de tuburi de vid (10-30) și transferă căldura în rezervorul de stocare printr-un lichid antigel (purtător de căldură). Eficiența colectoarelor de vid este mare:

- pe vreme înnorată, pentru că tuburile cu vid pot absorbi energia razelor infraroșii care trec prin nori

- poate lucra la temperaturi sub zero.

Panouri solare.

O baterie solară este un set de module care primesc și transformă energia solară, inclusiv energia termică. Dar acest termen a fost în mod tradițional atribuit convertoarelor fitoelectrice. Prin urmare, atunci când spunem „baterie solară” ne referim la un dispozitiv fitoelectric care transformă energia solară în energie electrică.

Panourile solare sunt capabile să genereze energie electrică în mod continuu sau să o acumuleze pentru utilizare ulterioară. Pentru prima dată, bateriile fotovoltaice au fost folosite în sateliții spațiali.

Avantajul panourilor solare este simplitatea maximă a designului, instalarea simplă, cerințele minime de întreținere și o durată lungă de viață. Instalarea nu necesită spațiu suplimentar. Singura condiție este să nu le umbriți mult timp și să îndepărtați praful de pe suprafața de lucru. Panourile solare moderne pot continua să funcționeze decenii! Este greu de găsit un sistem atât de sigur, eficient și cu o durată de acțiune atât de lungă! Ele produc energie pe tot parcursul zilei, chiar și în zilele înnorate.

Panourile solare au dezavantajele lor în aplicare:

- sensibilitate la poluare. (Dacă bateria este plasată la un unghi de 45 de grade, aceasta va fi curățată de ploaie sau zăpadă, astfel încât nu este necesară întreținere suplimentară)

- sensibilitate la temperaturi ridicate. (Da, atunci când este încălzit la 100 - 125 de grade, panoul solar se poate chiar opri și poate fi necesar un sistem de răcire. Sistemul de ventilație va consuma o mică parte din energia generată de baterie. Modelele moderne de panouri solare asigură un sistem de evacuare a aerului cald.)

- preț mare. (Ținând cont de durata lungă de viață a panourilor solare, nu numai că va plăti costurile de achiziție, ci va economisi bani pe consumul de energie electrică, va economisi tone de combustibili tradiționali, fiind în același timp ecologic)

Utilizarea sistemelor de energie solară în construcții.

În arhitectura modernă, se plănuiește din ce în ce mai mult să se construiască case cu surse de energie solară reîncărcabile încorporate. Panourile solare sunt instalate pe acoperișurile clădirilor sau pe suporturi speciale. Aceste clădiri folosesc o sursă de energie liniștită, fiabilă și sigură - Soarele. Energia solară este utilizată pentru iluminat, încălzirea spațiilor, răcirea cu aer, ventilație și generarea de energie electrică.

Vă prezentăm câteva proiecte de arhitectură inovatoare folosind sisteme solare.

Fațada acestei clădiri este din sticlă, fier, aluminiu cu acumulatori de energie solară încorporați. Energia generată este suficientă nu numai pentru a asigura locuitorilor casei alimentare autonomă cu apă caldă și energie electrică, ci și pentru a ilumina strada timp de 2,5 km pe tot parcursul anului.

Această casă a fost proiectată de un grup de studenți americani. Proiectul a fost depus la concursul „Proiectare, construcție de case și exploatare panouri solare”. Condiții de concurență: să prezinte un proiect arhitectural al unei clădiri rezidențiale cu eficiența economică, economisirea energiei și atractivitatea acesteia. Autorii proiectului au demonstrat că proiectul lor este accesibil, atractiv pentru consumator, combină designul excelent și eficiența maximă. (tradus de pe www.solardecathlon.gov)

Utilizarea sistemelor de energie solară în lume.

Sisteme de utilizare energie solara perfect și prietenos cu mediul. Există o cerere uriașă pentru ele în întreaga lume. Peste tot în lume, oamenii încep să renunțe la utilizarea combustibililor tradiționali din cauza creșterii prețurilor la gaz și petrol. De exemplu, în Germania în 2004. 47% dintre case aveau colectoare solare pentru încălzirea apei.

În multe țări ale lumii, programe de stat pentru dezvoltarea utilizării energie solara. În Germania, acesta este programul 100.000 de acoperișuri solare, în Statele Unite, un program similar este Million Solar Roofs. În 1996 arhitecți din Germania, Austria, Marea Britanie, Grecia și alte țări au elaborat o Cartă europeană asupra energie solara in constructii si arhitectura. În Asia, China este lider, unde sistemele de colectoare solare sunt introduse în construcția clădirilor și folosesc tehnologii moderne bazate pe tehnologii moderne. energie solaraîn industrie.

Un fapt care spune multe: una dintre condițiile pentru aderarea la Uniunea Europeană este creșterea ponderii surselor alternative în sistemul energetic al țării. În 2000 În lume funcționau 60 de milioane de kilometri pătrați de colectori solari, până în 2010 suprafața creștea la 300 de milioane de kilometri pătrați.

Experții notează că piața sistemelor energie solara pe teritoriul Rusiei, Ucrainei și Belarusului este doar în curs de formare. Sistemele solare nu au fost niciodată produse la scară largă, deoarece materiile prime erau atât de ieftine încât echipamentele scumpe pentru sistemele solare nu erau solicitate... Producția de colectoare, în Rusia, de exemplu, a încetat aproape complet.

În legătură cu creșterea prețului purtătorilor de energie tradiționali, a avut loc o renaștere a interesului pentru utilizarea sistemelor solare. Într-o serie de regiuni ale acestor țări, care se confruntă cu o penurie de resurse energetice, se adoptă programe locale de utilizare a sistemelor solare, dar sistemele solare sunt practic necunoscute pieței de consum.

Principalul motiv pentru dezvoltarea lentă a pieței de vânzare și utilizare a sistemelor solare este, în primul rând, costul inițial ridicat al acestora, iar în al doilea rând, lipsa de informații despre posibilitățile sistemelor solare, tehnologii avansate de utilizare a acestora, despre dezvoltatorii și producătorii de sisteme solare. Toate acestea nu pot face posibilă evaluarea corectă a eficienței utilizării sistemelor care operează energie solara.

Trebuie avut în vedere că colectorul solar nu este produsul final. Pentru a obține produsul final - căldură, electricitate, apă caldă - este necesar să se treacă de la proiectare, instalare până la punerea în funcțiune a sistemelor solare. Puțina experiență disponibilă cu colectoarele solare arată că această lucrare nu este mai dificilă decât instalarea încălzirii tradiționale, dar eficiența economică este mult mai mare.

În Belarus, Rusia, Ucraina, există multe companii implicate în proiectarea și instalarea echipamentelor de încălzire, dar astăzi transportatorii de energie tradiționali au prioritate. Dezvoltarea proceselor economice, experiență mondială în utilizarea sistemelor energie solara arată că viitorul aparține surselor alternative de energie. Pentru viitorul apropiat, se poate observa că sistemele solare reprezintă o poziție nouă, practic neocupată pe piața noastră.

În ultimii ani, oamenii de știință au fost deosebit de interesați de sursele alternative de energie. Petrolul și gazele se vor epuiza mai devreme sau mai târziu, așa că trebuie să ne gândim cum vom supraviețui în această situație acum. Morile de vânt sunt folosite activ în Europa, cineva încearcă să extragă energie din ocean și vom vorbi despre energia solară. La urma urmei, o stea pe care o vedem pe cer aproape în fiecare zi ne poate ajuta să salvăm și să îmbunătățim situația ecologică. Valoarea soarelui pentru Pământ este greu de supraestimat - dă căldură, lumină și permite întregii vieți de pe planetă să funcționeze. Deci, de ce să nu-i găsiți o altă utilizare?

Un pic de istorie

La mijlocul secolului al XIX-lea, fizicianul Alexandre Edmond Becquerel a descoperit efectul fotovoltaic. Și până la sfârșitul secolului, Charles Fritts a creat primul dispozitiv capabil să transforme energia solară în electricitate. Pentru aceasta s-a folosit seleniu acoperit cu un strat subțire de aur. Efectul a fost slab, dar această invenție este adesea asociată cu începutul erei energiei solare. Unii savanți nu sunt de acord cu această formulare. Ei îl numesc pe fondatorul erei energiei solare pe celebrul om de știință Albert Einstein. În 1921 a primit Premiul Nobel pentru explicarea legilor efectului fotoelectric extern.

S-ar părea că energia solară este o modalitate promițătoare de dezvoltare. Dar există multe obstacole pentru ca acesta să intre în fiecare casă - în principal economic și de mediu. Ce reprezintă costul panourilor solare, ce rău pot face acestea mediului înconjurător și ce alte moduri de a genera energie, vom afla mai jos.

Metode de acumulare

Cea mai urgentă sarcină asociată cu domesticirea energiei soarelui nu este doar primirea acesteia, ci și acumularea acesteia. Și asta este cel mai greu. În prezent, oamenii de știință au dezvoltat doar 3 moduri de a îmblânzi pe deplin energia solară.

Primul se bazează pe utilizarea unei oglinzi parabolice și este un pic ca să te joci cu o lupă, care este familiară tuturor încă din copilărie. Lumina trece prin lentilă, adunându-se la un moment dat. Dacă puneți o bucată de hârtie în acest loc, se va aprinde, deoarece temperatura razelor de soare încrucișate este incredibil de ridicată. O oglindă parabolică este un disc concav care seamănă cu un castron de mică adâncime. Această oglindă, spre deosebire de lupă, nu transmite, ci reflectă lumina soarelui, colectând-o la un moment dat, care este de obicei îndreptată către o țeavă neagră cu apă. Această culoare este folosită pentru că absoarbe cel mai bine lumina. Apa din conducta este incalzita de razele soarelui si poate fi folosita pentru a produce energie electrica sau pentru a incalzi case mici.

încălzitor plat

Această metodă folosește un sistem complet diferit. Receptorul de energie solară arată ca o structură multistrat. Principiul muncii sale arată astfel.

Trecând prin sticlă, razele cad pe metalul întunecat, care, după cum știți, absoarbe mai bine lumina. Radiația solară se transformă în și încălzește apa, care se află sub placa de fier. În plus, totul se întâmplă ca în prima metodă. Apa încălzită poate fi folosită fie pentru încălzirea spațiilor, fie pentru generarea de energie electrică. Adevărat, eficacitatea acestei metode nu este atât de mare încât să fie folosită peste tot.

De regulă, energia solară obținută în acest mod este căldura. Pentru a obține energie electrică, a treia metodă este mult mai des folosită.

Celule solare

Mai presus de toate, suntem familiarizați doar cu acest mod de a obține energie. Presupune folosirea diferitelor baterii sau panouri solare, care se gasesc pe acoperisurile multor case moderne. Această metodă este mai complicată decât cea descrisă anterior, dar este mult mai promițătoare. El este cel care permite soarelui să producă electricitate la scară industrială.

Panourile speciale concepute pentru a capta razele sunt realizate din cristale de siliciu îmbogățit. Lumina soarelui, căzând asupra lor, scoate electronul din orbită. Un altul se străduiește imediat să-i ia locul, astfel se obține un lanț continuu în mișcare, care creează un curent. Dacă este necesar, este utilizat imediat pentru a furniza dispozitive sau se acumulează sub formă de electricitate în baterii speciale.

Popularitatea acestei metode este justificată de faptul că vă permite să obțineți mai mult de 120 de wați de la doar un metru pătrat de panouri solare. În același timp, panourile au o grosime relativ mică, ceea ce le permite să fie amplasate aproape oriunde.

Tipuri de panouri din silicon

Există mai multe tipuri de panouri solare. Primele sunt realizate din siliciu monocristal. Eficiența lor este de aproximativ 15%. Acestea sunt cele mai scumpe.

Eficiența elementelor din siliciu policristalin ajunge la 11%. Costă mai puțin, deoarece materialul pentru ei este obținut folosind o tehnologie simplificată. Al treilea tip este cel mai economic și are o eficiență minimă. Acestea sunt panouri din siliciu amorf, adică necristalin. Pe lângă eficiența scăzută, au un alt dezavantaj semnificativ - fragilitatea.

Unii producători folosesc ambele părți ale panoului solar pentru a crește eficiența - partea din spate și din față. Acest lucru vă permite să captați lumina în volume mari și crește cantitatea de energie primită cu 15-20%.

producătorii interni

Energia solară pe Pământ devine din ce în ce mai răspândită. Chiar și la noi, ei sunt interesați să studieze această industrie. În ciuda faptului că dezvoltarea energiei alternative nu este foarte activă în Rusia, s-a obținut un anumit succes. În prezent, mai multe organizații sunt angajate în crearea de panouri pentru energie solară - în principal institute științifice de diferite tipuri și fabrici pentru producția de echipamente electrice.

NPF „Kvark”
SA „Uzina Mecanică Kovrovsky”
Institutul rusesc de cercetare pentru electrificarea agriculturii.
NPO de inginerie mecanică.
JSC VIEN.
SA „Uzina Ryazan de dispozitive metalo-ceramice”.
Uzina experimentală AOOT Pravdinsky de surse de energie „Poziție”.

Aceasta este doar o mică parte din întreprinderile care sunt implicate activ în dezvoltarea alternativelor

Impact asupra mediului

Respingerea surselor de energie a cărbunelui și petrolului este legată nu numai de faptul că aceste resurse se vor epuiza mai devreme sau mai târziu. Faptul este că dăunează foarte mult mediului - poluează solul, aerul și apa, contribuie la dezvoltarea bolilor la oameni și reduc imunitatea. De aceea sursele alternative de energie trebuie să fie sigure din punct de vedere al mediului.

Siliciul, care este folosit pentru producerea de celule fotovoltaice, este în sine sigur, deoarece este un material natural. Dar după curățare, rămân deșeuri. Ele pot dăuna oamenilor și mediului dacă sunt utilizate necorespunzător.

În plus, într-o zonă complet umplută cu panouri solare, iluminatul natural poate fi perturbat. Acest lucru va duce la schimbări în ecosistemul existent. Dar, în general, impactul asupra mediului al dispozitivelor concepute pentru a converti energia solară este minim.

Economie

Cele mai mari costuri asociate cu costul ridicat al materiilor prime. După cum am aflat deja, panourile speciale sunt create folosind siliciu. În ciuda faptului că acest mineral este larg distribuit în natură, există mari probleme asociate cu extracția lui. Cert este că siliciul, care reprezintă mai mult de un sfert din masa scoarței terestre, nu este potrivit pentru producerea de celule solare. În aceste scopuri este potrivit doar cel mai pur material obținut printr-o metodă industrială. Din păcate, este extrem de problematic să obțineți cel mai pur siliciu din nisip.

Din punct de vedere al prețului, această resursă este comparabilă cu uraniul utilizat în centralele nucleare. De aceea, costul panourilor solare rămâne în prezent la un nivel destul de ridicat.

Tehnologii moderne

Primele încercări de a îmblânzi energia solară au apărut cu mult timp în urmă. De atunci, mulți oameni de știință s-au implicat activ în căutarea celor mai eficiente echipamente. Ar trebui să fie nu numai rentabil, ci și compact. Eficiența sa ar trebui să se străduiască la maximum.

Primii pași către un dispozitiv ideal pentru recepția și transformarea energiei solare au fost făcuți odată cu inventarea bateriilor cu siliciu. Desigur, prețul este destul de mare, dar panourile pot fi amplasate pe acoperișurile și pereții caselor, unde nu vor deranja pe nimeni. Și eficiența unor astfel de baterii este incontestabilă.

Dar cel mai bun mod de a crește popularitatea energiei solare este să o faci mai ieftină. Oamenii de știință germani au propus deja înlocuirea siliciului cu fibre sintetice care pot fi integrate în țesături sau alte materiale. Eficiența unei astfel de baterii solare nu este foarte mare. Dar o cămașă presărată cu fibre sintetice poate furniza cel puțin electricitate unui smartphone sau unui jucător. De asemenea, se lucrează în mod activ în domeniul nanotehnologiei. Este probabil ca acestea să permită soarelui să devină cea mai populară sursă de energie în acest secol. Specialiștii Scates AS din Norvegia au declarat deja că nanotehnologiile vor reduce costul panourilor solare de 2 ori.

Energie solară pentru casă

Locuința autonomă este visul multora: nu există nicio dependență de încălzirea centralizată, nicio problemă cu plata facturilor și nici un rău pentru mediu. Deja, multe țări construiesc în mod activ locuințe care consumă doar energie obținută din surse alternative. Un exemplu izbitor este așa-numita casă solară.

În timpul procesului de construcție, va necesita mai multe investiții decât cea tradițională. Dar, pe de altă parte, după câțiva ani de funcționare, toate costurile vor plăti - nu va trebui să plătiți pentru încălzire, apă caldă și electricitate. Într-o casă solară, toate aceste comunicații sunt legate de panouri fotovoltaice speciale amplasate pe acoperiș. Mai mult, resursele energetice astfel obținute nu sunt cheltuite doar pentru nevoile curente, ci și acumulate pentru utilizare pe timp de noapte și pe vreme înnorată.

În prezent, construcția unor astfel de case se realizează nu numai în țările apropiate de ecuator, unde este cel mai ușor să obțineți energie solară. Sunt construite și în Canada, Finlanda și Suedia.

Avantaje și dezavantaje

Dezvoltarea tehnologiilor care permit utilizarea energiei solare peste tot ar putea fi mai activă. Dar există anumite motive pentru care acest lucru nu este încă o prioritate. După cum am spus mai sus, în timpul producției de panouri se produc substanțe nocive pentru mediu. În plus, echipamentul finit conține galiu, arsenic, cadmiu și plumb.

Necesitatea reciclării panourilor fotovoltaice ridică, de asemenea, multe întrebări. După 50 de ani de funcționare, acestea vor deveni inutilizabile și vor trebui distruse cumva. Va provoca naturi un rău enorm? De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că energia solară este o resursă volubilă, a cărei eficiență depinde de momentul zilei și de vreme. Și acesta este un dezavantaj semnificativ.

Dar există și avantaje, desigur. Energia solară poate fi extrasă aproape oriunde pe Pământ, iar echipamentul pentru producerea și transformarea acesteia poate fi suficient de mic pentru a încăpea pe spatele unui smartphone. Mai important, este o resursă regenerabilă, adică cantitatea de energie solară va rămâne neschimbată cel puțin încă o mie de ani.

perspective

Dezvoltarea tehnologiilor în domeniul energiei solare ar trebui să conducă la o reducere a costului de creare a elementelor. Apar deja panouri de sticlă care pot fi instalate pe ferestre. Dezvoltarea nanotehnologiei a făcut posibilă inventarea unei vopsea care va fi pulverizată pe panouri solare și poate înlocui stratul de siliciu. Dacă costul energiei solare chiar scade de câteva ori, popularitatea acesteia va crește și ea de multe ori.

Crearea de panouri mici pentru uz individual va permite oamenilor să folosească energia solară în orice mediu - acasă, în mașină sau chiar în afara orașului. Datorită distribuției lor, sarcina pe rețeaua electrică centralizată va scădea, deoarece oamenii vor putea încărca în mod independent electronicele mici.

Experții Shell cred că până în 2040 aproximativ jumătate din energia lumii va fi generată din resurse regenerabile. Deja acum în Germania, consumul de energie solară este în creștere activă, iar puterea bateriei este de peste 35 Gigawați. De asemenea, Japonia dezvoltă activ această industrie. Aceste două țări sunt liderii în consumul de energie solară din lume. Este posibil ca Statele Unite să se alăture în curând.

Alte surse alternative de energie

Oamenii de știință nu încetează să se încurce cu privire la ce altceva poate fi folosit pentru a produce electricitate sau căldură. Să dăm exemple ale celor mai promițătoare surse alternative de energie.

Morile de vânt pot fi găsite acum în aproape toate țările. Chiar și pe străzile multor orașe rusești sunt instalate felinare care se asigură cu energie electrică din energia eoliană. Cu siguranță costul lor este peste medie, dar în timp vor compensa această diferență.

Cu destul de mult timp în urmă, a fost inventată o tehnologie care vă permite să obțineți energie folosind diferența de temperatură a apei la suprafața oceanului și la adâncime. China urmează să dezvolte în mod activ această direcție. În următorii ani, în largul coastei Regatului de Mijloc, vor construi cea mai mare centrală electrică care operează cu această tehnologie. Există și alte moduri de a folosi marea. De exemplu, în Australia plănuiesc să creeze o centrală electrică care să genereze energie din forța curenților.

Sunt multe altele sau căldură. Dar pe fondul multor alte opțiuni, energia solară este o direcție cu adevărat promițătoare în dezvoltarea științei.

Energia solară dă viață întregii vieți de pe Pământ. Sub influența sa, apa se evaporă din mări și oceane, transformându-se în picături de apă, formând ceață și nori. Ca urmare, această umiditate cade din nou pe Pământ, creând un ciclu constant. Prin urmare, observăm în mod constant zăpada, ploaie, îngheț sau rouă. Sistemul imens de încălzire creat de soare permite cea mai optimă distribuție a căldurii pe suprafața Pământului. Pentru a înțelege și utiliza corect aceste procese, este necesar să ne imaginăm sursa energiei soarelui și ce determină influența acesteia asupra planetei noastre.

Tipuri de energie solară

Principalul tip de energie emisă de Soare este considerată a fi energia radiantă, care are un impact direct asupra tuturor celor mai importante procese care au loc pe Pământ. Dacă comparăm alte surse de energie terestră cu aceasta, atunci rezervele lor sunt infinit de mici și nu permit rezolvarea tuturor problemelor.

Dintre toate stelele, Soarele este cel mai aproape de Pământ. În structura sa, este o minge de gaz, de multe ori mai mare decât diametrul și volumul planetei noastre. Deoarece dimensiunile mingii de gaz sunt destul de arbitrare, discul solar vizibil de pe Pământ este considerat a fi limitele sale.

Sursa și proprietățile fizice ale energiei solare

Toate procesele care au loc pe Soare pot fi observate doar la suprafața acestuia. Cu toate acestea, principalele reacții au loc în interiorul său. De fapt, aceasta este o centrală nucleară gigantică cu o presiune de aproximativ 100 de miliarde de atmosfere. Aici, în condiții de reacții nucleare complexe, hidrogenul este transformat în heliu. Aceste reacții sunt cele care formează principala sursă de energie a soarelui. Temperatura internă este în medie de aproximativ 16 milioane de grade.

Gazul care face furie în interiorul Soarelui nu numai că are o temperatură ultra-înaltă, dar este și extrem de greu, cu o densitate de multe ori mai mare decât densitatea medie solară. În același timp, sunt generate raze X care, pe măsură ce se apropie de Pământ, își măresc lungimea undelor și scad frecvența oscilațiilor. Astfel, ele devin treptat vizibile și ultraviolete.

La îndepărtarea de centru, natura energiei radiante se modifică, afectând temperatura. Există o scădere treptată la început la 150 de mii de grade. Doar învelișul solar exterior, așa-numita fotosferă, este clar vizibilă de pe Pământ. Grosimea sa este de aproximativ 300 km, iar temperatura stratului superior scade la 5700 de grade.

Deasupra fotosferei se află atmosfera solară, care este formată din două părți. Stratul inferior se numește cromosferă, iar stratul superior, care nu are limite, este coroana solară. Aici gazele sunt încălzite la câteva milioane de grade sub influența undelor de șoc de forță monstruoasă.

Tip