Гелиоэнергетика это: ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА | это… Что такое ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА?

ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА | это… Что такое ГЕЛИОЭНЕРГЕТИКА?

получение электрической или тепловой энергии за счет солнечной энергии, одно из самых перспективных направлений нетрадиционной энергетики. По наиболее оптимистичным прогнозам, к 2020 г. Г. будет давать от 5 до 25% мирового производства энергии. Различают два основных варианта Г.: физический и биологический. При физическом варианте Г. энергия аккумулируется солнечными коллекторами, солнечными элементами на полупроводниках или концентрируется системой зеркал. Исследования по Г. частично финансируются Всемирным банком по программе «Солнечная инициатива». Солнечные коллекторы широко применяются в Японии, Израиле, Турции, Греции, на Кипре, в Египте для нагревания воды и отопления. Ряд предприятий РФ изготовляют несколько типов солнечных сушилок для сельскохозяйственных продуктов, которые позволяют сократить затраты энергии на единицу сухого продукта на 40%. Выпускаются в РФ и усовершенствованные плоские солнечные коллекторы и комплексные водонагревательные установки. Солнечные элементы (фотоэлектрические преобразователи, ФЭП) широко используются в космических аппаратах. Однако более экономична Г. с использованием системы зеркал, которые нагревают масло в трубах солнечных электростанций (СЭС). Энергия, получаемая на СЭС, в 5—7 раз дешевле, чем энергия ФЭП. Недостатком СЭС являются лишь очень большие затраты металла на их сооружение (в пересчете на единицу производимой энергии они в 10—12 раз выше, чем при производстве энергии на ТЭС или АЭС). Затраты цемента при этом еще выше: в 50—70 раз. СЭС занимают большие площади, и потому их строительство перспективно только в пустынях. Так, к югу от Лос-Анджелеса построена СЭС мощностью 80 МВт, причем затраты на ее строительство быстро окупились, получаемая энергия на 1/3 дешевле, чем энергия АЭС. При биологическом варианте Г. используется солнечная энергия, накопленная в процессе фотосинтеза в органическом веществе растений (обычно в древесине). Количество диоксида углерода, которое выделяется при сжигании растительной массы, равно его усвоению при росте растений (так называемые «суммарные нулевые выбросы»). Австрия планирует в ближайшие годы получать от сжигания древесины до 1/3 необходимой ей электроэнергии. Для этих же целей в Великобритании планируется засадить лесом около 1 млн га земель, непригодных для сельскохозяйственного использования. Высаживаются быстрорастущие породы, такие, как тополь, срезку которого производят уже через 3 года после посадки (высота деревьев около 4 м, диаметр стволиков больше 6 см). В Бразилии из отходов сахарного тростника получают этиловый спирт, который используют в качестве топлива; в США работают электростанции, сжигающие отходы кукурузы. Американская компания «Дженерал электрик» использует биомассу быстрорастущих бурых водорослей (ежедневно с 1 га таких плантаций получается энергия, эквивалентная энергии 28 л бензина). Используется также планктонная микроскопическая водоросль спирулина, способная дать с 1 га до 24 т сухого вещества в год. В этом случае организуется замкнутая система производства энергии: зола после сжигания водорослей поступает в бассейн для многократного использования, что снижает расход элементов минерального питания. Биологическим вариантом Г. является получение биогаза, а также швельгаза, который образуется при термической обработке (пиролизе) органических бытовых отходов в специальных установках, где они в анаэробных условиях нагреваются до температуры 400—700оС. (В этом случае затрачивается некоторое количество тепловой энергии из традиционных источников.)

Гелиоэнергетика (солнечная энергетика) на службе человечеству

Вид энергетики, который основан на применении солнечного излучения для получения энергии называется гелиоэнергетика (по-другому — солнечная энергетика). Источник, из которого гелиоэнергетика получает энергию — это солнце, поэтому она является экологически чистой, не выделяющей никаких вредных отходов.

Еще в Древней Греции солнечную энергию использовали для обогрева и освещения помещений. В наше время гелиоэнергетика тоже постепенно завоевывает позиции в этой области. На текущий момент именно гелиоэнергетика является основным поставщиком электроэнергии космических зондов, спутников и станций. При строительстве современных домов на них устанавливается специальное оборудование, которое позволяет отапливать их с помощью солнечной энергии и таким образом сокращать потребление традиционной энергии на 75 %.

Солнечная энергия может быть сгенерирована на тепловой солнечной станции (гелиостате), окруженной группой зеркал, выполняющих функцию приемников и аккумулирующих солнечную энергию на гелиостат. Благодаря этому на гелиостате температура поднимается до 1200 °С и под воздействием замкнутого охлажденного контура происходит выработка электрической энергии. Энергия солнца может быть также сгенерирована на фотоэлектрических станциях, в которых энергия падающих лучей через солнечные элементы преобразуются в электроэнергию.

Возможности гелиоэнергетики

Подсчитано, что за 1 год наша планета получает от Солнца 1018 кВт/ч, что в 10 раз превышает всю энергию, которую могут дать все известные человечеству виды ископаемого топлива. 30 % этой энергии отражается в космос, 20 % принимают участие в процессах круговорота воды в природе, конвекции, отражения, осадков, а 50 % преобразуется в тепло, которое рассеивается в качестве инфракрасного излучения в космос. Еще 0,2 % уходит на образования атмосферных и океанских потоков и всего 0,02 % уходит в хлорофилл и таким образом поддерживает жизнь на Земле. Именно благодаря этой незначительной доли процента солнечной энергии на нашей планете образовался тот огромный запас ископаемого топлива, который мы сейчас имеем. Таким образом можно сделать вывод о том, какие гигантские запасы энергии мы сможем получить, если будет более активно осваивать солнечную энергию.

Виды гелиоэнергетики

Существует 2 вида гелиоэнергетики: биологическая и физическая.

1. Биологическая гелиоэнергетика использует солнечную энергию, которая накапливается в растениях в процессе фотосинтеза. Чаще всего речь идет о сжигании древесины. Некоторые страны, в частности Англия, планируют засаживать быстрорастущими деревьями непригодные для ведения сельского хозяйства земли, чтобы впоследствии получить энергию от сжигания древесины. В Бразилии в качестве топлива используют этиловый спирт, который вырабатывается из отходов сахарного тростника. В США существуют электростанции, которые вырабатывают энергию путем сжигания отходов кукурузы. Существует еще масса методов получения солнечной энергии из растений.

К биологическому виду гелиоэнергетики также относится выработка биогаза, который образуется при нагревании до 400-700 °С бытовых органических отходов на специальных установках.

2. Физическая гелиоэнергетика предполагает преобразование солнечного излучения в другие виды энергии при помощи солнечных коллекторов, полупроводников или системы зеркал.

Солнечные коллекторы существуют в таких государствах, как Япония, Турция, Израиль, Греция, Египет. Там их используют как для нагрева воды, так и для отопления помещений. В России довольно широко распространены сушилки на солнечной энергии, использующиеся в сельском хозяйстве. Они позволяют на 40 % сократить расход энергии. Постепенно распространяются и установки, которые позволяют использовать солнечную энергию для отопления и нагрева воды.

• Использование энергии солнца
• Виды солнечных коллекторов
• Фотоэлектрические установки Vaillant
• Фотоэлектрические модули BEKAR
• Описание и работа солнечного коллектора «Сокол»
• Эксплуатация солнечного коллектора «Сокол»
• Использование солнечного коллектора «Сокол»
• Модели солнечных водонагревателей



Солнечная энергия | Определение, использование, преимущества и факты

солнечные панели

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Пол Битти Маккриди
Мария Телкес

Похожие темы:

умная сеть электроснабжения
спутник солнечной энергии ветра
солнечная постоянная
солнечная радиация
энергия ветра

Просмотреть весь связанный контент →

Популярные вопросы

Что такое солнечная энергия?

Солнечная энергия — это излучение Солнца, способное производить тепло, вызывать химические реакции или генерировать электричество. Общее количество солнечной энергии, получаемой на Земле, значительно превышает текущие и ожидаемые мировые потребности в энергии. При правильном использовании солнечная энергия может удовлетворить все будущие потребности в энергии.

Каковы наиболее распространенные виды использования солнечной энергии?

Солнечная энергия обычно используется для солнечных водонагревателей и отопления домов. Тепло от солнечных прудов позволяет производить химикаты, продукты питания, текстиль, теплые теплицы, бассейны и животноводческие помещения. Приготовление пищи и обеспечение источника питания для электронных устройств также могут быть достигнуты с использованием солнечной энергии.

Как собирают солнечную энергию?

Наиболее распространенными устройствами, используемыми для сбора солнечной энергии и преобразования ее в тепловую энергию, являются плоские коллекторы. Другой метод преобразования тепловой энергии можно найти в солнечных прудах, которые представляют собой водоемы с соленой водой, предназначенные для сбора и хранения солнечной энергии. Солнечное излучение также может быть преобразовано непосредственно в электричество с помощью солнечных элементов или фотогальванических элементов или использовано для приготовления пищи в специально разработанных солнечных печах, которые обычно концентрируют солнечный свет с большой площади в центральной точке.

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

солнечная энергия , солнечное излучение, способное производить тепло, вызывать химические реакции или генерировать электричество. Общее количество солнечной энергии, попадающей на Землю, значительно превышает текущие и ожидаемые потребности мира в энергии. При правильном использовании этот высокорассеянный источник может удовлетворить все будущие потребности в энергии. Ожидается, что в 21 веке солнечная энергия станет все более привлекательной в качестве возобновляемого источника энергии из-за ее неисчерпаемости и экологически чистого характера, что резко контрастирует с конечными видами ископаемого топлива, угля, нефти и природного газа.

Солнце является чрезвычайно мощным источником энергии, а солнечный свет, безусловно, является самым большим источником энергии, получаемой Землей, но его интенсивность на поверхности Земли на самом деле довольно низкая. В основном это происходит из-за огромного радиального распространения излучения от далекого Солнца. Относительно небольшие дополнительные потери связаны с земной атмосферой и облаками, которые поглощают или рассеивают до 54 процентов падающего солнечного света. Солнечный свет, достигающий земли, состоит почти на 50 процентов из видимого света, на 45 процентов из инфракрасного излучения и в меньшем количестве из ультрафиолетового и других форм электромагнитного излучения.

Потенциал солнечной энергии огромен, так как примерно в 200 000 раз больше общей дневной мощности производства электроэнергии в мире ежедневно получает Земля в виде солнечной энергии. К сожалению, хотя сама солнечная энергия бесплатна, высокая стоимость ее сбора, преобразования и хранения по-прежнему ограничивает ее использование во многих местах. Солнечное излучение может быть преобразовано либо в тепловую энергию (тепло), либо в электрическую энергию, хотя первое легче осуществить.

Среди наиболее распространенных устройств, используемых для улавливания солнечной энергии и преобразования ее в тепловую энергию, являются плоские коллекторы, которые используются для систем солнечного отопления. Поскольку интенсивность солнечного излучения на поверхности Земли очень мала, эти коллекторы должны быть большими по площади. Например, даже в солнечных частях умеренного пояса мира коллектор должен иметь площадь поверхности около 40 квадратных метров (430 квадратных футов), чтобы собрать достаточно энергии для удовлетворения энергетических потребностей одного человека.

Наиболее распространенные плоские коллекторы состоят из черненой металлической пластины, покрытой одним или двумя листами стекла, которая нагревается падающими на нее солнечными лучами. Затем это тепло передается воздуху или воде, называемым жидкостями-носителями, которые обтекают заднюю часть пластины. Тепло может быть использовано напрямую или передано в другую среду для хранения. Плоские коллекторы обычно используются для солнечных водонагревателей и отопления домов. Аккумулирование тепла для использования ночью или в пасмурные дни обычно достигается за счет использования изолированных резервуаров для хранения воды, нагретой в солнечные периоды. Такая система может снабжать дом горячей водой, поступающей из накопительного бака, или, с помощью нагретой воды, протекающей по трубам в полах и потолках, обеспечивать отопление помещений. Плоские коллекторы обычно нагревают жидкости-носители до температур от 66 до 9°С.3 ° C (от 150 до 200 ° F). КПД таких коллекторов (т. е. доля полученной энергии, которую они превращают в полезную энергию) колеблется от 20 до 80% в зависимости от конструкции коллектора.

Другой метод преобразования тепловой энергии используется в солнечных прудах, представляющих собой водоемы с соленой водой, предназначенные для сбора и хранения солнечной энергии. Извлекаемое из таких прудов тепло позволяет производить химикаты, продукты питания, текстиль и другие промышленные товары, а также может использоваться для обогрева теплиц, бассейнов и животноводческих помещений. Солнечные пруды иногда используются для производства электроэнергии с помощью двигателя с органическим циклом Ренкина, относительно эффективного и экономичного средства преобразования солнечной энергии, которое особенно полезно в отдаленных местах. Солнечные пруды довольно дороги в установке и обслуживании и, как правило, ограничиваются теплыми сельскими районами.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

В меньших масштабах солнечная энергия также может быть использована для приготовления пищи в специально разработанных солнечных печах. Солнечные печи обычно концентрируют солнечный свет с большой площади в центральной точке, где сосуд с черной поверхностью преобразует солнечный свет в тепло. Печи, как правило, переносные и не требуют других источников топлива.

Что такое солнечная энергия? | Солнечные батареи: плюсы и минусы

Солнечная энергия использует солнечный свет и тепло для производства возобновляемой или «зеленой» энергии. Наиболее распространенная форма солнечной энергии используется солнечными панелями или фотогальваническими элементами. На фотогальванических электростанциях они расположены почти встык, чтобы улавливать солнечный свет на больших полях. Вы также иногда увидите их на крышах домов и других зданий. Ячейки созданы из полупроводниковых материалов. Когда солнечные лучи попадают на клетки, они высвобождают электроны из их атомов. Это позволяет электронам проходить через клетку и генерировать электричество.

В гораздо большем масштабе солнечные коллекторы могут генерировать электроэнергию для тысяч людей одновременно. Солнечно-тепловые электростанции используют различные методы для производства энергии с использованием солнца. Энергия солнца используется для кипячения воды, которая, в свою очередь, приводит в действие паровую турбину, генерирующую энергию аналогично угольным или атомным электростанциям.

Солнечная энергия плюсы и минусы

Солнечная энергия имеет плюсы и минусы. Важно найти энергию, которая работает на вас, и определение того, будет ли солнечная энергия вписываться в ваш повседневный образ жизни, является приоритетом. Вот некоторые факторы, которые следует учитывать при принятии решения о том, какой источник энергии подходит именно вам.

Преимущества

Преимуществ использования солнечной энергии для вашего дома много, но мы сузили список до самых важных. Вот некоторые преимущества перехода вашего дома или бизнеса на солнечную энергию.

Уменьшает ваши счета за электроэнергию

Сокращение ежемесячных счетов за электроэнергию является приоритетом в большинстве домов, а выработка собственной энергии за счет энергии солнца — это простой способ уменьшить ваши счета за электроэнергию.

Солнечная энергия не только экономит деньги, но и позволяет зарабатывать больше. Некоторые солнечные энергетические системы являются кандидатами на льготы, скидки и федеральные налоговые льготы на уровне штата. Чтобы соответствовать требованиям, система должна быть сертифицирована Solar Rating and Certification Corporation (SRCC) или аналогичной службой, одобренной правительством вашего штата.[1] Поскольку вы выбираете более безопасный и экологически чистый вариант электричества, правительство вознаградит вас снижением налогов, что поможет вам сэкономить деньги на установке.

Экологичность

Солнечная энергия имеет гораздо меньше выбросов углерода, чем стандартные формы незеленой энергии, которые в значительной степени зависят от ископаемого топлива. Выбросы парниковых газов незначительны, поскольку солнечная энергия не использует сжигание топлива. Каждый киловатт-час (кВтч) солнечной энергии существенно снижает выбросы парниковых газов, таких как CO2, и других опасных загрязнителей, таких как оксиды серы, оксиды азота и твердые частицы.[2] Чем больше людей выберет возобновляемую энергию, тем чище будет наш воздух.

Движет нас к энергетической независимости

Ограниченные ресурсы, такие как ископаемое топливо, однажды закончатся и не смогут быть заменены, но солнце будет продолжать светить еще 5 миллиардов лет или около того. Сохранение независимости позволит нашим возобновляемым ресурсам расти по мере дальнейшего развития технологий, и мы найдем больше способов использовать возобновляемые источники энергии в повседневной жизни.

Устойчивость

Солнечная энергия может быть стабильным ресурсом на миллиарды лет. Это самый распространенный энергетический ресурс на Земле — 173 000 тераватт солнечной энергии непрерывно поражают Землю. Это более чем в 10 000 раз превышает общее потребление энергии в мире.[3]

Почтовый индекс

Низкие эксплуатационные расходы

На большинство систем солнечной энергии предоставляется расширенная гарантия — иногда до 25 лет. Техническое обслуживание обычно требует только ежегодной очистки, а солнечные фотоэлектрические и солнечные тепловые части необходимо менять примерно каждые 10 лет. В нем нет движущихся частей, поэтому меньше вещей, которые могут сломаться или пойти не так. Поскольку солнечные энергетические системы просты в обслуживании, вам не придется тратить слишком много времени на ремонт. Это также делает солнечные энергетические системы привлекательным выбором для людей, которые не могут ремонтировать или обслуживать бытовую технику.

Польза для электросети

Поскольку солнечная энергия создает меньшую нагрузку на электросеть, в некоторых штатах США действуют правила чистого учета электроэнергии. Политика чистых измерений позволяет тем, кто вырабатывает солнечную энергию, продавать излишки электроэнергии коммунальным предприятиям по розничным ценам и получать кредит на свой счет за коммунальные услуги. Этот кредит компенсирует потребление электроэнергии клиентом в другое время дня или года, что уменьшает количество электроэнергии, которую вам необходимо получать (и оплачивать) от коммунальных предприятий.(4)

Недостатки

Хотя есть много причин для перехода на экологически чистые возобновляемые источники энергии, солнечная энергия подходит не всем.

Значительные первоначальные инвестиции

Первоначальная установка системы солнечной энергии может быть довольно дорогостоящей. Каждая компания предлагает разные варианты ценообразования. Стоимость может варьироваться в зависимости от вашего местоположения, количества необходимых солнечных панелей, требований к установке и оплаты труда. Для некоторых домохозяйств это может быть сложно, и получение кредита или накопление задолженности по кредитной карте может быть единственным вариантом для покупки.

Не работает ночью

Солнечная энергия зависит от коммунальных сетей для выработки электроэнергии ночью, когда солнце не светит. Некоторые системы солнечных панелей имеют дополнительную резервную батарею, но не все доступны с этой опцией. Поэтому, когда солнце не светит, вам, как и всем остальным, придется полагаться на энергосистему.

Аккумулятор энергии

Если вы не используете солнечную энергию немедленно, ее придется хранить на батареях, что может быть дорогостоящим и занимать много места. Эти батареи заряжаются в течение дня, чтобы у вас была энергия для использования ночью.

Ограничения по пространству

Чем больше электроэнергии вам нужно, тем больше солнечных батарей вам понадобится, что приведет к увеличению площади, которую вам придется использовать. Не на всех крышах есть достаточно места для установки того количества солнечных панелей, которое хотят или требуют клиенты. Солнечные панели также можно хранить во дворе, но для этого необходим доступ к большому количеству солнечного света, поэтому дворов с деревьями будет недостаточно.

Местоположение имеет значение

Хотя солнце является богатым источником энергии, ее интенсивность и доступность могут различаться по всему миру. В зависимости от того, где вы живете, ваши погодные условия могут быть более дождливыми и облачными, чем в других местах. В некоторых частях мира, например на Аляске, зимой солнце не появляется в течение нескольких дней, что может быть проблемой для тех, кто полагается на источники солнечной энергии.

Солнечные затмения также могут влиять на генераторы солнечной энергии. Во время затмения те, у кого есть солнечные системы, должны будут получать энергию из других источников электроэнергии, чтобы компенсировать снижение солнечной энергии.

Если вы живете в районе с низким уровнем солнечного света, планирование — это все. Имейте адекватные резервные батареи, чтобы пережить темные времена.

Подходит ли вам солнечная энергия?

Поскольку потребители энергии обращаются к более возобновляемым и экологически чистым источникам энергии, важно различать их плюсы и минусы. Прежде чем перейти к более новому, экологически чистому источнику энергии, постарайтесь установить бюджет, который был бы доступен вам и вашей семье.